TW201324289A - 具有像素化光轉向特徵之光學觸控器件 - Google Patents

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Lai Wang
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Abstract

本發明提供用於經組態以藉由將光選擇性地重新引導至一光感測器上之相關位置來判定一觸控事件之一位置之一觸控螢幕之系統、方法及裝置。在一項態樣中，該觸控螢幕裝置可包含：一光導，其形成一觸控介面；一光源，其用於將光注入至該光導中；一光感測器，其用於偵測該所注入光；及一像素化光轉向層。該像素化光轉向層可包含形成像素之複數個光轉向特徵。該等像素可接收對應於由接觸該光導一物件散射之所發射光之入射光。該等像素可將該入射所散射光重新引導朝向該光感測器以使得光選擇性地傳播至一或多個相關光接收位置。一處理器可將該光接收位置映射至由該物件接觸之一區，藉此判定一觸控事件之一位置。

Description

具有像素化光轉向特徵之光學觸控器件
本發明係關於使用者介面器件，且更特定而言係關於觸控螢幕裝置。
機電系統包含具有電氣及機械元件、致動器、轉換器、感測器、光學組件(例如，反射鏡)以及電子器件之器件。機電系統可以多種尺度來製造，包含但不限於微尺度及奈米尺度。舉例而言，微機電系統(MEMS)器件可包含具有介於自約一微米至數百微米或數百微米以上之範圍之大小之結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包含具有小於一微米之大小(舉例而言，小於幾百奈米之大小)之結構。機電元件可使用沈積、蝕刻、微影及/或蝕除基板及/或所沈積材料層之若干部分或添加若干層以形成電氣及機電器件之其他微機械加工製程來形成。
一種類型之機電系統器件稱作一干涉式調變器(IMOD)。如本文中所使用，術語干涉式調變器或干涉式光調變器指代使用光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光之一器件。在某些實施方案中，一干涉式調變器可包含一對導電板，該對導電板中之一者或兩者可係完全或部分透明的及/或反射性的且能夠在施加一適當電信號時相對運動。在一實施方案中，一個板可包含沈積於一基板上之一固定層，且另一個板可包含以一氣隙與該固定層分離之一反射膜片。一個板相對於另一個板之位置可改變入射於 該干涉式調變器上之光的光學干涉。干涉式調變器器件具有一寬廣範圍之應用，且預期用於改良現有產品並形成新的產品，尤其係具有顯示能力之彼等產品。
諸多顯示系統包含具有一輸入組件之使用者介面。該輸入組件可包含具有經組態以促進判定與螢幕進行接觸之一位置之一接觸感測機構之一螢幕。與該螢幕之此接觸可由諸如一指尖、筆或一尖筆等物件進行。為滿足具有接觸感測之器件之市場需求及設計標準，繼續研發新的輸入組件。
本發明之系統、方法及器件各自具有數項發明態樣，該數項發明態樣中沒有一項單獨決定本文中所揭示之可期望屬性。
可在一種包含一光導、一光源、一光感測器及一像素化光轉向層之觸控螢幕裝置中實施本發明中所闡述之標的物之一項發明態樣。該光導具有定義該觸控螢幕裝置之一觸控輸入表面之一主要表面。該光源經組態以將光注入至該光導中。該光感測器具有複數個光接收位置。該像素化光轉向層包含形成像素之複數個光轉向特徵。該等像素中之每一者經組態以將自該光源散射之光選擇性地重新引導至該光感測器之一或多個相關光接收位置。所散射光可對應於在一物件接觸主要表面時該物件所散射的由光源發射之光。
該裝置亦可包含一處理器，該處理器經組態以使接收所 散射光之一光接收位置與由物件接觸之主要表面之一離散區相關。在某些實施方案中，該主要表面上之每一離散區可直接上覆於該等像素中之一或多者上，且該等像素中之該一或多者中之每一者可經組態以將所散射光重新引導至該一或多個相關光接收位置中之一匹配者。在某些實施方案中，該複數個光接收位置可與該等像素具有之一個一對一相關性。在某些實施方案中，該像素化光轉向層可係一全像層，其中該等光轉向特徵形成全像像素。
該光導可安置於該像素化光轉向層上方且該裝置可包含在該像素化光轉向層下方之一第二光導，該第二光導經組態以使該像素化光轉向層之光傳播朝向該光感測器之該光接收位置。在此等實施方案中之某些實施方案中，該裝置亦可包含該光導與該像素化光轉向層之間的一光學解耦層。
該光源可包含經組態以將準直光依序發射至該光導之一第一邊緣中之第一複數個光發射體，其中該光感測器安置於該光導之一第二邊緣上，該第二邊緣安置於橫向於該第一邊緣之一軸上。在此等實施方案中之某些實施方案中，該裝置亦可包含：第二複數個光發射體，其經組態以將光發射至該光導之一第三邊緣中；及另一光感測器，其安置於該光導之一第四邊緣上，該第四邊緣安置於與該第三邊緣交叉之一軸上。
可在一種包含具有用於接收一觸控輸入之一主要表面之一光導、用於將光注入至該光導中之一光源、一光感測器 及一光轉向構件之裝置中實施本發明中所闡述之標的物之另一發明態樣。該光感測器具有帶有複數個光接收位置之一光接收表面。該光轉向構件重新引導注入至該光導中且由接觸該主要表面之一物件散射之光以使得該複數個光接收位置中之每一者實質上僅自與該複數個光接收位置中之該每一者相關的該主要表面之一區選擇性地接收該所散射光。
該光轉向構件可包含形成像素之複數個光轉向特徵。此等像素中之每一者可經組態以將光選擇性地重新引導至一相關光接收位置。在某些實施方案中，該等光轉向特徵可係繞射光轉向特徵。該光轉向構件可係一全像層。
該裝置亦可包含經組態以使光射到該光接收表面上之一位置與由該物件接觸的該主要表面之該區相關之一處理器。
該光源可包含經組態以將準直光依序發射至該光導中之複數個光發射體。該感測器可經組態以偵測來自該複數個光發射體之光。在某些實施方案中，該裝置可包含一處理器，該處理器經組態以判定對應於該主要表面之一個軸之一座標，該複數個光發射體之光源基於該座標而將該光注入至該光導中。
該光導可安置於該光轉向構件上方，且該裝置亦可包含在該光轉向構件及該光導下方之另一光導。另一光導可經組態以使來自該像素化光轉向層之光傳播朝向該光感測器。在此等實施方案中之某些實施方案中，該裝置可包含 介於該光導與該光轉向構件之間的一光學解耦層。
可在一種偵測一觸控螢幕上之至少一個觸控事件之方法中實施本發明中所闡述之標的物之另一發明態樣。該方法包含：在一光感測器上之一光感測器位置處接收自一像素化光轉向層引導之光，該像素化光轉向層包含經組態以將由一光導上方之一物件散射之入射光之至少一部分重新引導至該光感測器位置之像素。該方法亦包含映射接收該入射光之該光感測器位置與該物件之一位置。該光感測器位置與該像素化光轉向層之至少一個單一像素相關。另外，該方法包含基於該映射而判定一觸控事件之一位置。
該光感測器之一光接收表面上之該等位置可與該像素化光轉向層之一相關像素或複數個緊密局部化之像素具有一個一對一對應性。另一選擇係或另外，該像素化光轉向層可係一全像層。
該方法亦可包含致使複數個光源將準直光依序發射至該光導中，其中映射該光感測器位置包含判定該複數個光源中之哪一光源發射了由該物件散射之光。
可經由與該光導間隔開之另一光導將該所接收光自該像素化光轉向層引導至該光感測器位置。
該方法亦可包含：在一第二光感測器位置處接收自該像素化光轉向層引導之光；映射該第二光感測器位置與該光導上方之一第二物件之一位置，其中該第二光感測器位置相關於與該第一光感測器位置不相關的該像素化光轉向層之一像素；及基於映射該第二光感測器位置與該第二物件 之該位置而判定另一觸控事件之一位置，其中該觸控事件及另一觸控事件係同時的。
在隨附圖式及下文說明中陳述本說明書中所闡述之標的物之一或多項實施方案之細節。依據說明、圖式及申請專利範圍，其他特徵、態樣及優點將變得顯而易見。注意，以下圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
在各圖式中，相似元件符號及名稱指示相似元件。
以下詳細說明係出於闡述發明態樣之目的而針對某些實施方案。然而，本文中之教示可以多種不同方式應用。所闡述之實施方案可實施於經組態以顯示一影像(無論是運動影像(例如，視訊)還是固定影像(例如，靜態影像)，且無論是文字影像、圖形影像還是圖片影像)之任何器件中。更特定而言，預期該等實施例可實施於以下多種電子器件中或與其相關聯：諸如但不限於行動電話、啟用多媒體網際網路之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧電話、Bluetooth®器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或可攜式電腦、小筆電、筆記型電腦、智慧筆電、平板電腦、印表機、影印機、掃描機、傳真器件、GPS接收器/導航儀、相機、MP3播放器、攝錄影機、遊戲控制台、腕表、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛艙控制件及/或顯示器、攝影機景物顯示器(例如，一車輛中之一 後視攝影機之顯示器)、電子相片、電子告示牌或標牌、投影機、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、卡式記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電設備、可攜式記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣機/乾衣機、停車計時器、封裝(例如，MEMS及非MEMS)、美學結構(例如，一件珠寶上之影像顯示器)及多種機電系統器件。本文中之教示亦可用於非顯示應用中，諸如但不限於電子切換器件、射頻濾波器、感測器、加速度計、陀螺儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子器件之慣性組件、消費型電子器件產品之部件、可變電抗器、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造製程及電子測試設備。因此，該等教示並非意欲限制於僅在圖中繪示之實施方案，而是具有廣泛應用性，如熟習此項技術者將易於明瞭。
在某些實施方案中，一光學觸控螢幕裝置經組態以藉由將來自一觸控事件之所散射光選擇性地重新引導至一光感測器上之相關位置來判定一觸控事件之位置。該光由致使該觸控事件之一物件散射。該觸控螢幕裝置可包含：一光導，其具有形成該觸控螢幕裝置之觸控介面之一主要表面；一光源，其用於將光注入至該光導中；一光感測器，其用於偵測所散射注入光；及一像素化光轉向層，其用於將光重新引導至該光感測器。該像素化光轉向層包含形成像素之光轉向特徵。在某些實施方案中，該光轉向層可係一全像層，且可面向該主要表面(舉例而言，在該光導正下方)而安置。一顯示器可提供於該光轉向層下方。該光 轉向層之每一像素可經組態以將光僅重新引導至該光感測器之該光接收表面上之一或多個特定、預定義「相關」位置而不將光引導至其他位置。
在操作中，根據某些實施方案，該光源可將光注入至該光導中。當一物件(諸如，一手指)觸控該光導之一主要表面時，來自該光源之傳播穿過該光導之光可被散射。該光轉向層安置於該物件之正下方且接收所散射光。可由該光轉向層之一像素將該所散射光中之某些光引導至該光感測器上之一相關位置。可基於接收由該像素重新引導之光之特定感測器位置而由一處理器判定該觸控事件之位置。由於觸控介面之表面上方之像素之位置係固定且已知的，且在某些實施方案中，使用該等像素主要重新引導已經向下散射之光之假定，因此將該觸控事件之位置理解為在接收所散射光之像素之正上方，且可藉由判定該光感測器之光接收表面之哪一部分已接收光來判定一觸控事件之位置。因此，在該光感測器上之一既定位置處接收光指示一物件已接觸該觸控螢幕之一特定區。
可實施本發明中所闡述之標的物之特定實施方案以實現以下潛在優點中之一或多者。可基於光學原理而藉助具有一像素化光轉向層(諸如一經像素化全像層)之一觸控螢幕準確地偵測觸控事件。舉例而言，在某些實施方案中，該像素化光轉向層可減小或防止可由利用電極之習用觸控螢幕導致之影像降級。由於觸控螢幕可安置於一顯示器上方，因此在一觀看器與顯示器之間，電極可致使光學假 影。免除電極可防止此等假影。另外，光學觸控螢幕可比基於電極之觸控螢幕更容易製造，此乃因無需形成複雜電極圖案。另外，在某些實施方案中，用於觸控螢幕之光導可與用於顯示器之一正面光整合，藉此減少用於顯示系統之部件之數目，此可具有用於減小製造及部件成本且亦用於減小顯示器器件之厚度之優點。
可應用所闡述實施方案之一適合MEMS器件之一實例係一反射式顯示器器件。反射式顯示器器件可併入干涉式調變器(IMOD)以使用光學干涉原理來選擇性地吸收及/或反射入射於其上之光。IMOD可包含一吸收體、可相對於該吸收體移動之一反射體及界定於該吸收體與該反射體之間的一光學諧振腔。該反射體可移動至可改變該光學諧振腔之大小且藉此影響該干涉式調變器之反射比之兩個或兩個以上不同位置。IMOD之反射比光譜可形成可跨越可見波長移位以產生不同色彩之相當寬闊光譜帶。可藉由改變該光學諧振腔之厚度(亦即，藉由改變該反射體之位置)來調整該光譜帶之位置。
圖1展示繪示一干涉式調變器(IMOD)顯示器器件之一系列像素中之兩個毗鄰像素之一等角視圖之一實例。該IMOD顯示器器件包含一或多個干涉式MEMS顯示器元件。在此等器件中，MEMS顯示器元件之像素可處於一亮狀態或暗狀態中。在亮(「經鬆弛」、「斷開」或「接通」)狀態中，顯示器元件將入射可見光之一大部分反射(例如)至一使用者。相反地，在暗(「經致動」、「閉合」 或「關斷」)狀態中，顯示器元件反射極少入射可見光。在某些實施方案中，可將接通狀態及關斷狀態之光反射比性質顛倒。MEMS像素可經組態以主要以特定波長反射，從而允許除黑色及白色之外的一色彩顯示。
IMOD顯示器器件可包含一列/行IMOD陣列。每一IMOD可包含一對反射層，亦即，一可移動反射層及一固定部分反射層，該等層定位於彼此相距一可變化且可控制距離處以形成一氣隙(亦稱作一光學間隙或腔)。該可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。在一第一位置(亦即，一經鬆弛位置)中，該可移動反射層可定位於距該固定部分反射層一相對大距離處。在一第二位置(亦即，一經致動位置)中，該可移動反射層可更接近於該部分反射層而定位。自兩個層反射之入射光可取決於該可移動反射層之位置而相長地或相消地干涉，從而針對每一像素產生一全反射或非反射狀態。在某些實施方案中，IMOD可在不被致動時處於一反射狀態中，從而反射在可見光譜內之光，且可在被致動時處於一暗狀態中，從而反射在可見範圍之外的光(例如，紅外光)。然而，在某些其他實施方案中，一IMOD可在不被致動時處於一暗狀態中且在被致動時處於一反射狀態中。在某些實施方案中，引入一所施加電壓可驅動像素改變狀態。在某些其他實施方案中，一所施加電荷可驅動像素改變狀態。
圖1中所繪示的像素陣列之部分包含兩個毗鄰干涉式調變器12。在左側之IMOD 12(如所圖解說明)中，將一可移 動反射層14圖解說明為在距一光學堆疊16一預定距離處之一鬆弛位置中，光學堆疊16包含一部分反射層。跨越左側之IMOD 12施加之電壓V0不足以致使可移動反射層14之致動。在右側之IMOD 12中，將可移動反射層14圖解說明為在接近或毗鄰光學堆疊16之一經致動位置中。跨越右側之IMOD 12施加之電壓Vbias足以將可移動反射層14維持在該經致動位置中。
在圖1中，大體上在左側用指示入射於像素12上之光13之箭頭及自像素12反射之光15圖解說明像素12之反射性質。儘管未詳細地圖解說明，但熟習此項技術者將理解，入射於像素12上之光13之大部分將透射穿過透明基板20朝向光學堆疊16。入射於光學堆疊16上之光之一部分將透射穿過光學堆疊16之部分反射層，且一部分將向回反射穿過透明基板20。光13之透射穿過光學堆疊16之部分將在可移動反射層14處向回反射朝向(且穿過)透明基板20。自光學堆疊16之部分反射層反射之光與自可移動反射層14反射之光之間的干涉(相長性的或相消性的)將判定自像素12反射之光15之波長。
光學堆疊16可包含一單個層或數個層。該(等)層可包含一電極層、一部分反射且部分透射層及一透明介電層中之一或多者。在某些實施方案中，光學堆疊16導電、部分透明且部分反射，且可(舉例而言)藉由將上述層中之一或多者沈積至一透明基板20上來製作。該電極層可由多種材料形成，諸如各種金屬(舉例而言，氧化銦錫(ITO))。該部分 反射層可由部分反射之多種材料(諸如，各種金屬(例如，鉻(Cr))、半導體及介電質)形成。該部分反射層可由一個或多個材料層形成，且該等層中之每一者可由一單個材料或一材料組合形成。在某些實施方案中，光學堆疊16可包含用作一光學吸收體及導體兩者之一單個半透明厚度之金屬或半導體，同時(例如，光學堆疊16或IMOD其他結構之)不同更多導電層或部分可用於在IMOD像素之間用匯流排傳送信號。光學堆疊16亦可包含覆蓋一或多個導電層或一導電/吸收層之一或多個絕緣或介電層。
在某些實施方案中，可將光學堆疊16之該(等)層圖案化成若干平行條帶，且如下文進一步闡述可在一顯示器器件中形成列電極。如熟習此項技術者將理解，術語「圖案化」在本文中用於指代遮蔽以及蝕刻製程。在某些實施方案中，一高度導電及反射材料(諸如鋁(Al))可用於可移動反射層14，且此等條帶可形成一顯示器器件中之行電極。可移動反射層14可形成為一所沈積金屬層或若干所沈積金屬層(正交於光學堆疊16之列電極)之一系列平行條帶以形成沈積於柱18之頂部上之行及沈積於柱18之間的一介入犧牲材料。當該犧牲材料經蝕除時，可在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成一經界定間隙19或光學腔。在某些實施方案中，柱18之間的間隔可係大約1 μm至1000 μm，而間隙19可大約小於10,000埃(Å)。
在某些實施方案中，該IMOD之每一像素(無論是處於經致動狀態中還是處於經鬆弛狀態中)基本上係由該等固定 及移動反射層形成之一電容器。當不施加電壓時，可移動反射層14保持處於一機械鬆弛狀態中，如圖1中左側之像素12所圖解說明，其中在可移動反射層14與光學堆疊16之間存在間隙19。然而，當將一電位差(例如，電壓)施加至一選定列及行中之至少一者時，在對應像素處形成於列電極與行電極之交叉處之電容器變為帶電，且靜電力將該等電極拉到一起。若所施加之電壓超過一臨限值，則可移動反射層14可變形且移動而接近或緊靠著光學堆疊16。光學堆疊16內之一介電層(未展示)可防止短路且控制層14與層16之間的分離距離，如圖1中右側之經致動像素12所圖解說明。不管所施加電位差之極性如何，行為皆相同。儘管在某些例項中可將一陣列中之一系列像素稱為「列」或「行」，但熟習此項技術者應易於理解，將一個方向稱為一「列」且將另一方向稱為一「行」係任意的。重申地，在某些定向中，可將列視為行，且將行視為列。此外，該等顯示元件可均勻地配置成正交之列與行(一「陣列」)，或配置成非線性組態(舉例而言)從而相對於彼此具有某些位置偏移(一「馬賽克(mosaic)」)。術語「陣列」及「馬賽克」可指代任一組態。因此，儘管將顯示器稱作包含一「陣列」或「馬賽克」，但在任何例項中，元件本身無需彼此正交地配置或安置成一均勻分佈，而是可包含具有不對稱形狀及不均勻分佈式元件之配置。
圖2展示圖解說明併入有一3×3干涉式調變器顯示器之一電子器件之一系統方塊圖之一實例。該電子器件包含可經 組態以執行一或多個軟體模組之一處理器21。除執行一作業系統之外，處理器21亦可經組態以執行一或多個軟體應用程式，包含一網頁瀏覽器、一電話應用程式、一電子郵件程式或任一其他軟體應用程式。
處理器21可經組態以與一陣列驅動器22通信。陣列驅動器22可包含將信號提供至(例如)一顯示陣列或面板30之一列驅動器電路24及一行驅動器電路26。圖1中所圖解說明之IMOD顯示器器件之剖面係由圖2中之線1-1展示。儘管為清晰起見，圖2圖解說明一3×3 IMOD陣列，但顯示陣列30可含有極大數目個IMOD，且可具有在列中與在行中不同之數目個IMOD，且反之亦然。
圖3展示圖解說明圖1之干涉式調變器之可移動反射層位置對所施加電壓之一圖式之一實例。對於MEMS干涉式調變器，列/行(亦即，共同/分段)寫入程序可利用如圖3中所圖解說明之此等器件之一滯後性質。一干涉式調變器可需要(舉例而言)約一10伏特電位差以致使可移動反射層(或鏡)自經鬆弛狀態改變為經致動狀態。當電壓自彼值減小時，該可移動反射層在該電壓降回至低於(例如)10伏特時維持其狀態，然而，該可移動反射層在該電壓降至低於2伏特之前不完全鬆弛。因此，如圖3中所展示，存在大約3伏特至7伏特之一電壓範圍，在該電壓範圍內存在一所施加電壓窗，在該窗內該器件穩定地處於經鬆弛狀態或經致動狀態中。此窗在本文中稱作「滯後窗」或「穩定窗」。對於具有圖3之滯後特性之一顯示陣列30，列/行寫入程序 可經設計以一次定址一或多個列，以使得在對一既定列之定址期間，所定址列中待致動之像素曝露於約10伏特之一電壓差，且待鬆弛之像素曝露於接近零伏特之一電壓差。在定址之後，該等像素曝露於一穩定狀態或大約5伏特之偏壓電壓差以使得其保持在先前選通狀態中。在此實例中，在被定址之後，每一像素經受在約3伏特至7伏特之「穩定窗」內之一電位差。此滯後性質特徵使得(例如)圖1中所圖解說明之像素設計能夠在相同所施加電壓條件下保持穩定在一致動狀態或鬆弛預先存在狀態中。由於每一IMOD像素(無論是處於經致動狀態中還是處於經鬆弛狀態中)基本上係由該等固定及移動反射層形成之一電容器，因此可在該滯後窗內之一穩定電壓下保持此穩定狀態而實質上不消耗或損失電力。此外，若所施加電壓電位保持實質上固定，則基本上極小或沒有電流流動至該IMOD像素中。
在某些實施方案中，可藉由根據一既定列中之像素之狀態之期望之改變(若存在)，沿著該組行電極以「分段」電壓之形式施加資料信號來形成一影像之一圖框。可依次定址該陣列之每一列，以使得一次一列地寫入該圖框。為將期望之資料寫入至一第一列中之像素，可將對應於該第一列中像素之期望之狀態之分段電壓施加於行電極上，且可將呈一特定「共同」電壓或信號之形式之一第一列脈衝施加至第一列電極。然後，該組分段電壓可經改變以對應於第二列中之像素之狀態之期望之改變(若存在)，且可將一 第二共同電壓施加至第二列電極。在某些實施方案中，第一列中之像素不受沿著行電極施加之分段電壓之改變影響，且在第一共同電壓列脈衝期間保持處於其已被設定之狀態中。可以一順序方式對整個列系列或另一選擇係對整個行系列重複此製程以產生影像圖框。可藉由以某一期望之數目個圖框/秒之速度連續地重複此製程來用新影像資料再新及/或更新該等圖框。
跨越每一像素施加之分段信號及共同信號之組合(亦即，跨越每一像素之電位差)判定每一像素之所得狀態。圖4展示圖解說明當施加各種共同電壓及分段電壓時一干涉式調變器之各種狀態之一表之一實例。如熟習此項技術者將易於理解，可將「分段」電壓施加至行電極或列電極，且可將「共同」電壓施加至行電極或列電極中之另一者。
如圖4中(以及圖5B中所展示之時序圖中)所圖解說明，當沿著一共同線施加一釋放電壓VCREL時，不管沿著分段線施加之電壓(亦即，高分段電壓VSH及低分段電壓VSL)如何，沿著該共同線之所有干涉式調變器元件皆將被置於一經鬆弛狀態(另一選擇係，稱作一經釋放或不經致動狀態)中。特定而言，當沿著一共同線施加釋放電壓VCREL時，在沿著彼像素之對應分段線施加高分段電壓VSH及低分段電壓VSL之兩種情況下，跨越該調變器之電位電壓(另一選擇係，稱作一像素電壓)皆處於鬆弛窗(參見圖3，亦稱作一釋放窗)內。
當將一保持電壓(諸如，一高保持電壓VCHOLD_H或一低保持電壓VCHOLD_L)施加於一共同線上時，干涉式調變器之狀態將保持恆定。舉例而言，一經鬆弛IMOD將保持在一經鬆弛位置中，且一經致動IMOD將保持在一經致動位置中。可選擇該等保持電壓以使得在沿著對應分段線施加高分段電壓VSH及低分段電壓VSL之兩種情況下，該像素電壓皆將保持在一穩定窗內。因此，分段電壓擺動(亦即，高分段電壓VSH與低分段電壓VSL之間的差)小於正穩定窗或負穩定窗之寬度。
當將一定址電壓或致動電壓(諸如，一高定址電壓VCADD_H或一低定址電壓VCADD_L)施加於一共同線上時，可藉由沿著各別分段線施加分段電壓而將資料選擇性地寫入至沿著彼線之調變器。可選擇分段電壓以使得致動取決於所施加之分段電壓。當沿著一共同線施加一定址電壓時，施加一個分段電壓將導致一像素電壓處於一穩定窗內，從而致使該像素保持不被致動。相比而言，施加另一分段電壓將導致一像素電壓超出該穩定窗，從而導致該像素致動。致使致動之特定分段電壓可取決於使用哪一定址電壓而變化。在某些實施方案中，當沿著共同線施加高定址電壓VCADD_H時，高分段電壓VSH之施加可致使一調變器保持在其當前位置中，而低分段電壓VSL之施加可致使該調變器之致動。作為一推論，當施加一低定址電壓VCADD_L時，分段電壓之效應可係相反的，其中高分段電壓VSH致使該調變器致動且低分段電壓VSL對該調變器之 狀態無影響(亦即，保持穩定)。
在某些實施方案中，可使用跨越該等調變器始終產生相同極性電位差之保持電壓、定址電壓及分段電壓。在某些其他實施方案中，可使用使調變器之電位差之極性交替之信號。跨越調變器之極性之交替(亦即，寫入程序之極性之交替)可減小或抑制在一單個極性之重複寫入操作之後可能發生之電荷累積。
圖5A展示圖解說明圖2之3×3干涉式調變器顯示器中之一顯示資料圖框之一圖式之一實例。圖5B展示可用於寫入圖5A中所圖解說明之顯示資料圖框之共同信號及分段信號之一時序圖之一實例。可將該等信號施加至(例如)圖2之3×3陣列，此將最終產生圖5A中所圖解說明之線時間60e顯示配置。圖5A中之經致動調變器處於一暗狀態中，亦即，其中所反射光之一實質上部分在可見光譜之外，以便產生呈現給(例如)一觀看者之一暗外觀。雖然在寫入圖5A中所圖解說明之圖框之前，像素可處於任一狀態中，但圖5B之時序圖中所圖解說明之寫入程序假定在第一線時間60a之前每一調變器已被釋放且駐存於一未經致動狀態中。
在第一線時間60a期間：將一釋放電壓70施加於共同線1上；施加於共同線2上之電壓以一高保持電壓72開始且移動至一釋放電壓70；且沿著共同線3施加一低保持電壓76。因此，沿著共同線1之調變器(共同1，分段1)、(1,2)及(1,3)保持處於一經鬆弛或未經致動狀態中達第一線時間60a之持續時間，沿著共同線2之調變器(2,1)、(2,2)及(2,3) 將移動至一經鬆弛狀態，且沿著共同線3之調變器(3,1)、(3,2)及(3,3)將保持處於其先前狀態中。參照圖4，沿著分段線1、2及3施加之分段電壓將對該等干涉式調變器之狀態無影響，此乃因在線時間60a期間共同線1、2或3中之任一者皆不曝露於致使致動之電壓位準(亦即，VCREL-鬆弛與VCHOLD_L-穩定)。
在第二線時間60b期間，共同線1上之電壓移動至一高保持電壓72，且由於無定址電壓或致動電壓施加於共同線1上，因此不管所施加之分段電壓如何，沿著共同線1之所有調變器皆保持處於一經鬆弛狀態中。沿著共同線2之調變器因施加釋放電壓70而保持處於一經鬆弛狀態中，且沿著共同線3之調變器(3,1)、(3,2)及(3,3)將在沿著共同線3之電壓移動至一釋放電壓70時鬆弛。
在第三線時間60c期間，藉由將一高定址電壓74施加於共同線1上來定址共同線1。由於在施加此定址電壓期間沿著分段線1及2施加一低分段電壓64，因此跨越調變器(1,1)及(1,2)之像素電壓大於調變器之正穩定窗之高端(亦即，電壓差超過一預定義臨限值)，且致動調變器(1,1)及(1,2)。相反地，由於沿著分段線3施加一高分段電壓62，因此跨越調變器(1,3)之像素電壓小於調變器(1,1)及(1,2)之彼像素電壓，且保持在調變器之正穩定窗內；調變器(1,3)因此保持經鬆弛。亦在線時間60c期間，沿著共同線2之電壓降低至一低保持電壓76，且沿著共同線3之電壓保持處於一釋放電壓70，從而使沿著共同線2及3之調變器在一經 鬆弛位置中。
在第四線時間60d期間，共同線1上之電壓返回至一高保持電壓72，從而使沿著共同線1上之調變器處於其各別經定址狀態中。共同線2上之電壓降低至一低定址電壓78。由於沿著分段線2施加一高分段電壓62，因此跨越調變器(2,2)之像素電壓低於該調變器之負穩定窗之下端，從而致使調變器(2,2)致動。相反地，由於沿著分段線1及3施加一低分段電壓64，因此調變器(2,1)及(2,3)保持在一經鬆弛位置中。共同線3上之電壓增加至一高保持電壓72，從而使沿著共同線3之調變器處於一經鬆弛狀態中。
最終，在第五線時間60e期間，共同線1上之電壓保持處於高保持電壓72，且共同線2上之電壓保持處於一低保持電壓76，從而使沿著共同線1及2之調變器處於其各別經定址狀態中。共同線3上之電壓增加至一高定址電壓74以定址沿著共同線3之調變器。當將一低分段電壓64施加於分段線2及3上時，調變器(3,2)及(3,3)致動，而沿著分段線1施加之高分段電壓62致使調變器(3,1)保持在一經鬆弛位置中。因此，在第五線時間60e結束時，3×3像素陣列處於圖5A中所展示之狀態中，且只要沿著該等共同線施加保持電壓，該像素陣列即將保持處於彼狀態中，而不管在正定址沿著其他共同線(未展示)之調變器時可發生之分段電壓之變化如何。
在圖5B之時序圖中，一既定寫入程序(亦即，線時間60a至60e)可包含對高保持電壓及定址電壓或低保持電壓及定 址電壓之使用。一旦已針對一既定共同線完成該寫入程序(且將該共同電壓設定為具有與致動電壓相同之極性之保持電壓)，該像素電壓即保持在一既定穩定窗內，而不穿過鬆弛窗直至將一釋放電壓施加於彼共同線上為止。此外，由於每一調變器係作為該寫入程序之在定址調變器之前的部分而被釋放，因此一調變器之致動時間而非釋放時間可判定所需線時間。具體而言，在其中一調變器之釋放時間大於致動時間之實施方案中，可施加該釋放電壓達長於一單個線時間，如圖5B中所繪示。在某些其他實施方案中，沿著共同線或分段線施加之電壓可變化以計及不同調變器(諸如不同色彩之調變器)之致動及釋放電壓之變化。
根據上述原理操作之干涉式調變器之結構之細節可廣泛地變化。舉例而言，圖6A至圖6E展示包含可移動反射層14及其支撐結構之干涉式調變器之不同實施方案之剖面之實例。圖6A展示圖1之干涉式調變器顯示器之一部分剖面圖之一實例，其中一金屬材料條帶(亦即，可移動反射層14)沈積於自基板20正交延伸之支撐件18上。在圖6B中，每一IMOD之可移動反射層14在形狀上大體上係方形或矩形且於拐角處或接近拐角處在繋鏈32上附接至支撐件。在圖6C中，可移動反射層14在形狀上大體上係方形或矩形且懸掛在一可變形層34上，可變形層34可包含一撓性金屬。可變形層34可在可移動反射層14之周邊周圍直接或間接連接至基板20。此等連接在本文中稱作支撐柱。圖6C中所展示之實施方案具有自將可移動反射層14之光學功能與其機 械功能(由可變形層34實施)解耦導出之額外益處。此解耦允許用於反射層14之結構設計及材料與用於可變形層34之彼等結構設計及材料彼此獨立地最佳化。
圖6D展示一IMOD之另一實例，其中可移動反射層14包含一反射子層14a。可移動反射層14擱置於一支撐結構(諸如，支撐柱18)上。支撐柱18提供可移動反射層14與下部固定電極(亦即，所圖解說明IMOD中之光學堆疊16之部分)之分離，以使得(舉例而言)當可移動反射層14在一經鬆弛位置中時，在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成一間隙19。可移動反射層14亦可包含可經組態以用作一電極之一導電層14c及一支撐層14b。在此實例中，導電層14c安置於支撐層14b之遠離基板20之一側上，且反射子層14a安置於支撐層14b之接近於基板20之另一側上。在某些實施方案中，反射子層14a可導電且可安置於支撐層14b與光學堆疊16之間。支撐層14b可包含一介電材料(舉例而言，氧氮化矽(SiON)或二氧化矽(SiO2))之一或多個層。在某些實施方案中，支撐層14b可係一層堆疊，諸如(舉例而言)一SiO2/SiON/SiO2三層堆疊。反射子層14a及導電層14c中之任一者或兩者可包含(例如)具有約0.5%銅(Cu)之一鋁(Al)合金或另一反射性金屬材料。在介電支撐層14b上方及下方採用導電層14a、14c可平衡應力且提供經增強之導電性。在某些實施方案中，反射子層14a及導電層14c可出於多種設計目的(諸如，達成可移動反射層14內之特定應力分佈)而由不同材料形成。
如圖6D中所圖解說明，某些實施方案亦可包含一黑色遮罩結構23。黑色遮罩結構23可形成於光學非作用區域(例如，在像素之間或在柱18下方)中以吸收周圍光或雜散光。黑色遮罩結構23亦可藉由抑制光自一顯示器器件之非作用部分反射或透射穿過一顯示器器件之非作用部分來改良該顯示器器件之光學性質，藉此增加對比度比率。另外，黑色遮罩結構23可導電且經組態以充當一電匯流排層。在某些實施方案中，該等列電極可連接至黑色遮罩結構23以減小所連接之列電極之電阻。黑色遮罩結構23可使用多種方法(包含沈積及圖案化技術)來形成。黑色遮罩結構23可包含一或多個層。舉例而言，在某些實施方案中，黑色遮罩結構23包含用作一光學吸收體之一鉻鉬(Mocr)層、一SiO2層及用作一反射體及一匯流排層之一鋁合金，其分別具有介於約30 Å至80 Å、500 Å至1000 Å及500 Å至6000 Å之範圍內之一厚度。可使用多種技術(包含光微影及乾式蝕刻)來圖案化該一或多個層，包含(舉例而言)用於MoCr層及SiO2層之四氟化碳(CF4)及/或氧氣(O2)及用於鋁合金層之氯氣(Cl2)及/或三氯化硼(BCl3)。在某些實施方案中，黑色遮罩23可係一標準具或干涉堆疊結構。在此干涉式堆疊黑色遮罩結構23中，導電吸收體可用於在每一列或行之光學堆疊16中之下部固定電極之間傳輸或用匯流排傳送信號。在某些實施方案中，一間隔物層35可用於將吸收體層16a與黑色遮罩23中之導電層大體上電隔離。
圖6E展示一IMOD之另一實例，其中可移動反射層14係 自支撐的。與圖6D相比，圖6E之實施方案不包含支撐柱18。而是，可移動反射層14在多個位置處接觸下伏光學堆疊16，且可移動反射層14之曲率提供當跨越該干涉式調變器之電壓不足以致使致動時可移動反射層14返回至圖6E之未經致動位置之足夠支撐。為清晰起見，此處展示可含有複數個數種不同層之光學堆疊16，其包含一光學吸收體16a及一介電質16b。在某些實施方案中，光學吸收體16a既可用作一固定電極且亦可用作一部分反射層。
在諸如圖6A至圖6E中所展示之彼等實施方案之實施方案中，該等IMOD充當直觀器件，其中自透明基板20之前側(亦即，與其上配置有調變器之彼側相對之側)觀看影像。在此等實施方案中，可對該器件之後部分(亦即，在可移動反射層14後面的該顯示器器件之任一部分，包含(舉例而言)圖6C中所圖解說明之可變形層34)進行組態及操作而不對顯示器器件之影像品質造成衝擊或負面影響，此乃因反射層14以光學方式遮蔽該器件之彼等部分。舉例而言，在某些實施方案中，可在可移動反射層14後面包含一匯流排結構(未圖解說明)，該匯流排結構提供將調變器之光學性質與調變器之機電性質(諸如，電壓定址及由此定址導致之移動)分離之能力。另外，圖6A至圖6E之實施方案可簡化諸如(例如)圖案化之處理。
圖7展示圖解說明用於一干涉式調變器之一製造製程80之一流程圖之一實例，且圖8A至圖8E展示此一製造製程80之對應階段之剖面示意性圖解之實例。在某些實施方案 中，除圖7中未展示之其他方塊之外，亦可實施製造製程80以製造(例如)圖1及圖6中所圖解說明之一般類型之干涉式調變器。參照圖1、圖6及圖7，製程80在方塊82處開始以在基板20上方形成光學堆疊16。圖8A圖解說明在基板20上方形成之此一光學堆疊16。基板20可係一透明基板(諸如，玻璃或塑膠)，其可係撓性的或相對剛性且不易彎曲的，且可已經受先前製備製程(例如，清潔)以促進光學堆疊16之有效形成。如上文所論述，光學堆疊16可導電、部分透明及部分反射且可(舉例而言)藉由將具有期望之性質之一或多個層沈積至透明基板20上來製作。在圖8A中，光學堆疊16包含具有子層16a及16b之一多層結構，但在某些其他實施方案中可包含更多或更少個子層。在某些實施方案中，子層16a、16b中之一者可組態有光學吸收性質及導電性質兩者，諸如經組合導體/吸收體子層16a。另外，子層16a、16b中之一或多者可圖案化成平行條帶，且可形成一顯示器器件中之列電極。此圖案化可藉由一遮蔽及蝕刻製程或此項技術中已知之另一適合製程來執行。在某些實施方案中，子層16a、16b中之一者可係一絕緣或介電層，諸如沈積於一或多個金屬層(例如，一或多個反射層及/或導電層)上方之子層16b。另外，可將光學堆疊16圖案化成形成該顯示器之列之個別且平行條帶。
製程80在方塊84處繼續，以在光學堆疊16上方形成一犧牲層25。稍後移除犧牲層25(例如，在方塊90處)以形成腔19，且因此在圖1中所圖解說明之所得干涉式調變器12中 未展示犧牲層25。圖8B圖解說明包含形成於光學堆疊16上方之一犧牲層25之一經部分製作之裝置。在光學堆疊16上方形成犧牲層25可包含以經選擇以在隨後移除之後提供具有一期望之設計大小之一間隙或腔19(亦參見圖1及圖8E)的一厚度沈積一種二氟化氙(XeF2)可蝕刻材料(諸如，鉬(Mo)或非晶矽(a-Si))。可使用諸如物理汽相沈積(PVD，例如，濺鍍)、電漿增強型化學汽相沈積(PECVD)、熱化學汽相沈積(熱CVD)或旋塗等沈積技術來實施犧牲材料之沈積。
製程80在方塊86處繼續，以形成一支撐結構，例如，如圖1、圖6及圖8C中所圖解說明之一柱18。形成柱18可包含以下操作：圖案化犧牲層25以形成一支撐結構孔隙，然後使用諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋塗之一沈積方法將一材料(例如，一聚合物或一無機材料，例如，氧化矽)沈積至該孔隙中以形成柱18。在某些實施方案中，形成於該犧牲層中之支撐結構孔隙可延伸穿過犧牲層25及光學堆疊16兩者至下伏基板20，以使得柱18之下端接觸基板20，如圖6A中所圖解說明。另一選擇係，如圖8C中所繪示，形成於犧牲層25中之孔隙可延伸穿過犧牲層25，但不穿過光學堆疊16。舉例而言，圖8E圖解說明與光學堆疊16之一上表面接觸之支撐柱18之下端。可藉由將一支撐結構材料層沈積於犧牲層25上方並圖案化位於遠離犧牲層25中之孔隙處的支撐結構材料之部分來形成柱18或其他支撐結構。該等支撐結構可位於該等孔隙內(如圖8C中所圖解說明)，但亦 可至少部分地在犧牲層25之一部分延伸上方。如上文所述，對犧牲層25及/或支撐柱18之圖案化可藉由一圖案化及蝕刻製程來執行，但亦可藉由替代蝕刻方法來執行。
製程80在方塊88處繼續，以形成一可移動反射層或膜片，諸如圖1、圖6及圖8D中所圖解說明之可移動反射層14。可藉由採用(例如)反射層(例如，鋁、鋁合金)沈積之一或多個沈積步驟連同一或多個圖案化、遮蔽及/或蝕刻步驟一起來形成可移動反射層14。可移動反射層14可導電，且稱作一導電層。在某些實施方案中，可移動反射層14可包含如圖8D中所展示之複數個子層14a、14b、14c。在某些實施方案中，諸如子層14a、14c之子層中之一或多者可包含針對其光學性質而選擇之高度反射子層，且另一子層14b可包含針對其機械性質而選擇之一機械子層。由於犧牲層25仍存在於方塊88處所形成之部分製成之干涉式調變器中，因此可移動反射層14在此階段通常不可移動。含有一犧牲層25之一經部分製作之IMOD在本文中亦可稱作一「未釋放」IMOD。如上文與圖1一起所闡述，可將可移動反射層14圖案化成形成該顯示器之行之個別且平行條帶。
製程80在方塊90處繼續，以形成一腔，例如，如圖1、圖6及圖8E中所圖解說明之腔19。可藉由將犧牲材料25(在方塊84處所沈積)曝露於一蝕刻劑來形成腔19。舉例而言，可藉由乾式化學蝕刻(例如，藉由將犧牲層25曝露於一氣態或汽相蝕刻劑(諸如，自固態XeF2得到之蒸汽)達有 效地移除期望之材料量之一段時間)來移除一可蝕刻犧牲材料(諸如，Mo或非晶Si)，通常相對於環繞腔19之結構而選擇性地移除。亦可使用其他蝕刻方法，例如，濕式蝕刻及/或電漿蝕刻。由於在方塊90期間移除犧牲層25，因此可移動反射層14通常在此階段之後可移動。在移除犧牲層25之後，所得經完全或部分製作之IMOD在本文中可稱作一「經釋放」IMOD。
電子器件(諸如包含干涉式調變器之顯示器)可包含觸控螢幕以接受使用者輸入。在某些實施方案中，觸控螢幕裝置可係基於光學的且偵測光以判定與觸控螢幕之一觸控輸入表面接觸之一物件(舉例而言，一使用者之手指)之位置。可由一光感測器偵測來自接觸物件之所散射光以判定一觸控事件之發生及位置。一光轉向層可用於將來自接觸物件之所散射光引導至光感測器。
圖9A及圖9B展示根據某些實施方案之具有一像素化光轉向層之一觸控螢幕裝置900之透視圖之實例。觸控螢幕裝置900可包含一光導910、一光感測器920、一光源940及一像素化光轉向層912。在圖9B中所展示之實施方案中，觸控螢幕裝置900亦可包含一顯示器930。
參照圖9A，光導910可包含一前主要表面911，前主要表面911可充當用於接收與一物件(諸如一使用者之手指)之接觸之一觸控輸入表面。一後主要表面915與前表面911相對。在光導910之一拐角處，可提供用於接收由光源940發射之光之一光輸入表面916a。在某些實施方案中，光導 910可包含兩個或兩個以上光輸入表面。光導910亦可包含用於將光提供至光感測器920之一光輸出表面913。雖然光輸入表面918及光輸出表面913圖解說明於光導910之邊緣處，但在各種實施方案中，光輸入及輸出表面可能經安置作為前表面911或後表面915中之一或多者之部分或安置於前表面911及後表面915周圍所安置之光導之邊緣(舉例而言，邊緣915、916、917或918)中之一或多者上。在某些實施方案中，如所圖解說明，為減少背景雜訊，光源940及光感測器920並不彼此直接面對。
光感測器920可沿著光導910之光輸出表面913而安置。在某些實施方案中，光感測器920可係具有帶有一離散光接收位置陣列之一光接收表面之一單個光感測器件(舉例而言，一影像感測器，諸如一CMOS或CCD感測器)。在某些其他實施方案中，光感測器920可包含陣列化在一起之複數個光感測器件。
在某些實施方案中，光感測器920可能夠感測包含可見光譜之外的波長之光之光，且光源940可經組態以發射至少彼等波長之光。適合波長包含而不限於UV及紅外線以及在可見範圍內之波長之光。如本文中所論述，光導910可具備形成之像素P之光轉向特徵，像素P將入射光重新引導朝向光感測器920。在其中可期望減少與可見光之互動(諸如，其中觸控螢幕裝置900包含一顯示器930(圖9B))之某些實施方案中，光源940及光感測器920可經組態以發射並偵測可見光譜之外的波長之光。此可減小彼等像素P對 (自一顯示器)通過光導910(至一觀看者)之可見光之影響。
光源940可包含適合於以一適合波長將光注入至該光導中910之任何元件。光源940可係一發光器件，諸如(但不限於)一或多個發光二極體(LED)、一或多個白熾燈泡、一光棒、一或多個雷射或任何其他形式之光發射體。在某些實施方案中，光源940係一經間隔開光發射體陣列中之一者。
繼續參照圖9A，像素化光轉向層912可包含形成至光導910之主要表面中之一者(舉例而言，光導910之後表面915)上及/或面向該一者之光轉向特徵。該等光轉向特徵分組成像素P。每一像素P係由一或多個光轉向特徵形成之光轉向層912之一區域，該等光轉向特徵中之每一者經組態以將光重複地引導至同一位置或同一組位置(光感測器920上之i 1 至i n )。此位置或此組位置i 1 之i n 可稱作像素P在光感測器920上之相關位置。不同像素可各自具有將光引導至光感測器920上之不同相關位置之不同光轉向特徵之群組。在某些實施方案中，像素化光轉向層912之像素與光感測器920之光接收表面上之位置之間可存在一個一對一對應性。在某些實施方案中，光轉向像素P可佔據可形成一光轉向像素柵格之一部分之一矩形區。舉例而言，柵格中之每一像素可係矩形及/或方形。在某些實施方案中，每一像素可具有約5 μm至約5 mm乘以約5 μm至約5 mm之尺寸。在此等實施方案中之某些實施方案中，每一像素可具 有約50 μm至約1 mm乘以約50 μm至約1 mm之尺寸。作為一項實例，每一像素可具有約1 mm乘以約1 mm之尺寸。在其他實施方案中，該等像素可視需要取決於應用或製造製程而具有其他形狀，諸如圓形、三角形、六邊形、諸如此類或其任一組合。在某些實施方案中，像素化光轉向層912之像素可具有彼此不同之形狀及/或大小。
像素化光轉向層912之像素P可包含全像圖、衍射光柵、微結構、光轉向小面或能夠在一入射角範圍內對入射於光轉向特徵上之光起作用且致使入射光被選擇性地重新引導僅朝向光感測器920上之一特定位置或一特定組位置而不將光引導至光感測器920上之其他位置之其他光學特徵。在某些實施方案中，光轉向層912係一全像膜且每一光轉向像素P可係由全像光轉向特徵形成之一全像像素。該等全像光轉向特徵可係一表面或體積全像圖之部分，且該等全像像素可形成於安置於光導910之後表面915上之一全像膜中或該全像膜上。在某些實施方案中，全像膜可層壓至光導910上。在某些其他實施方案中，像素化光轉向層912可係光導910之組成部分且可係其中形成像素P之光導910之部分。
為減少背景雜訊及改良觸控事件偵測之精確度，每一光轉向像素P可經組態以重新引導僅特定類型之入射光。舉例而言，繼續參考圖9A，每一光轉向像素P可僅重新引導在以頂部表面911之一法線為中心之一受光錐角Ω內入射於彼像素上光射線r。受光錐角Ω愈大，愈多具有不同極入射 角及方位入射角之所散射光可由像素P重新引導至感測器920上之其相關位置。受光錐角Ω可經選擇以使得由與光導910之前表面911接觸之一物件散射之光被接受且未由與光導910之前表面911接觸之一物件散射之傳播穿過光導910之由光源940發射之光不被接受。在某些實施方案中，相對於前表面911之一法線，光轉向像素P之受光錐角Ω包含小於約±45°、小於約±35°、小於約±25°、小於約±15°、小於約±10°或小於約±5°之一入射光角範圍。在某些實施方案中，每一光轉向像素P之受光錐角Ω可各自係近似相同大小。在某些其他實施方案中，像素化光轉向層之像素可具有不同大小之受光錐角Ω。
在某些實施方案中，如本文中所論述，除了具有有限受光錐角Ω之外，每一光轉向像素P亦可僅重新引導在一特定波長範圍內之光射線r。光轉向像素P可經組態以重新引導對應於由光源940發射之光之一範圍內之僅特定波長之光。在某些實施方案中，由光轉向像素P重新引導之光可包含在可見光譜之外的波長，諸如UV或紅外線光。
觸控螢幕裝置900之某些實施方案可包含與光感測器920及/或光源940通信之一或多個處理器(諸如，圖2及圖15B之處理器21)，且經組態以映射對應於接收光之感測器920上之位置之資料與前表面911上之一特定像素及/或一特定位置。該一或多個處理器可藉助特定可執行指令來組態以判定一物件接觸前表面911之位置。已知光轉向像素P至接收光之光感測器920上之位置一已知映射，該一或多個處 理器可經組態以判定一觸控事件之一位置。
現在參考圖9B，觸控螢幕裝置900之某些實施方案可包含下伏於光導910下之一顯示器930。在某些實施方案中，顯示器930係一反射式顯示器。舉例而言，顯示器930可係包含配置成一陣列30(圖2)之顯示元件(諸如，干涉式調變器12(圖1))之一干涉式調變器反射式顯示器。在其中一反射式顯示器下伏於光導910下之某些實施方案中，光導910可形成用於照射反射式顯示器930之一正面光之部分。在此等實施方案中，光導910可包含光轉向特徵將光自光導910射出朝向顯示器930以照射彼顯示器。待射出之光可由光源940注入至光導910中。舉例而言，光源940可發射一寬廣範圍之波長之光，包含用於照射顯示器930之在可見光譜內之光及與本文中所論述之觸控螢幕功能性一起使用之在可見光譜之外的光。在其他實施方案中，觸控螢幕裝置900可進一步包含用作一正面光之一單獨光源(未展示)。
如本文中所論述，觸控螢幕裝置900可實施於具有各種光源及光感測器配置之各種組態中。下文參照圖10A至圖13論述此等組態中之某些組態。雖然為便於論述及圖解說明未展示，但可提供下伏於此等圖中所圖解說明之觸控螢幕結構中之每一者下之顯示器930(圖9B)。
圖10A及圖10B展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置1000之一實施方案之平面圖及側視圖之實例。觸控螢幕裝置1000可包含光源940、光導910、像素化光轉向層912以及光吸收結構1010a及1010b。出於圖 解說明性目的，圖10A中所展示之平面圖中圖解說明光轉向層912之像素。如所圖解說明，提供各自對應於圖9A及圖9B之光感測器920之兩個光感測器920a及920b。兩個光感測器920a及920b沿著光導910之不同邊緣而定位。自光感測器920a及920b直接跨越光導910的係光吸收結構1010a及1010b。光吸收結構1010a及1010b可係用於吸收來自光源940之光射線942及/或防止光射線942被向回引導至光導910中之任何結構適合。另一選擇係或另外，光吸收結構1010a及1010b可係適合用於吸收注入至光導910中之周圍光之任何結構。
繼續參照圖10A及圖10B，光源940可相對於光導910而安置以便將光射線942注入至光導910中。來自光源940之光射線942注入至光導910中以使得光之一部分跨越光導120之至少一部分沿相對於光導910之主要表面成一低掠射角之一方向傳播以使得光在光導910內藉由全內反射(「TIR」)而反射。以此方式，自光源940發射之光射線942可傳播穿過光導910。光源940可經組態以使得將光導910中之光射線942提供至光導910之實質上所有前表面911。在圖10A至圖10D中所圖解說明之實例性實施方案中，光源940可定位於光導910之一中心處。光源940之此一放置可均勻地分佈穿過光導910之光射線942及/或減少光在光導910之一特定區滿溢。在某些其他實施方案中，一或多個光源940可散佈於光感測器920之部分之間，在光導910之與光感測器920相同的邊緣上。
在某些實施方案中，如本文中所論述，光源940可經組態以使得光射線942與周圍及/或背景光足夠不可區分。舉例而言，可利用一紅外線發光二極體(LED)來區分光射線942及經重新引導光與周圍可見光。在某些實施方案中，可以一已知方式將光源940以脈衝方式輸送以區分光射線942與其中亦出現紅外線光之背景。
圖10C及圖10D展示由接觸圖10A及圖10B之觸控螢幕之一物件140散射且由一像素化光轉向層重新引導至一光感測器之選定光射線之實例。舉例而言，物件140可係一手指、一筆、一尖筆或類似物。在某些實施方案中，散射光射線，其中防止傳播穿過光導910之光射線在物件140與光導910之接觸點處反射。該光可射到物件140上且可由該物件散射或向下分散地反射至光轉向層912。舉例而言，如圖10C及圖10D中所展示，物件140可將光射線942中之一者向下散射至像素化光轉向層912，在像素化光轉向層912處該光射線射到像素P上，像素P將彼光重新引導至感測器920a或920b上的彼像素P之相關位置。如所圖解說明，相關位置係感測器920b上之位置i x 。
在接收到光輸入之後，光感測器920可旋即產生指示射到光感測器920之一特定光接收位置上之來自光源940由物件140散射之光之一信號。依據所產生之信號，可基於像素化光轉向層912之哪一像素對應於接收所散射光之感測器位置而導出觸控事件(亦即，觸控光導910之前表面之物件140)之一位置。一處理器(舉例而言，圖2及/或圖15B之 處理器21)可經組態以基於指示由光感測器920產生之觸控事件之信號而判定一觸控事件之一位置。舉例而言，該處理器可將光射到光感測器920上之一第一位置映射至將所散射光引導至光感測器920的像素化光轉向層912之像素P之一第二位置。此可指示將光散射至下伏像素P的物件140之位置。
儘管出於圖解說明性目的，物件140展示於一個像素P上方，但物件140可在僅一個像素之一部分上方或在兩個或兩個以上像素上方與光導910之主要表面接觸。本文中所闡述之該觸控螢幕裝置可基於回應於光射到對應於像素化光轉向層912之一個以上像素之一個以上感測器位置上而產生之信號而判定一觸控事件。依據此等信號，可判定一觸控事件之一位置。舉例而言，可依據指示由光轉向層912之多個像素接收所散射光之此等信號而導出觸控事件之一中心位置。
現在參照圖11A及圖11B，其展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置1100之另一實施方案之平面圖及側視圖之實例。觸控螢幕裝置1100可與觸控螢幕裝置1000實質上相同，惟觸控螢幕裝置1100可另外包含一光學解耦層1110及一第二光導1120除外。光學解耦層1110在光導910與第二光導1120之間。
光學解耦層1110經組態以以光學方式解耦第二光導1120與下伏光導910。像素化光轉向層912可安置於光學解耦層1110與光導1120之間。光學解耦層1110可由相對於光導 910之材料之折射指數具有一低折射指數之一光學透射材料形成，且經組態以促進TIR離開光學解耦層1110附著至其的光導910之表面。舉例而言，光學解耦層1110之材料之折射指數可比光導910之材料之折射指數低至少約0.1。根據某些實施方案，光學解耦層1110可係空氣或一固態材料。
圖11C及圖11D展示由接觸圖11A及圖11B之觸控螢幕之物件140散射且由像素化光轉向層912重新引導至光感測器920之選定光射線之實例。光射線942可在光導910內傳播直至被觸控光導910之前表面911之物件140散射為止。光學解耦層1110防止以掠射角入射之光通過該光學解耦層，但來自物件140之所散射光中之至少某些光垂直於光學解耦層1110之一直接下伏部分且通過彼層1110。通過光學解耦層1110之光可射到像素化光轉向層912之一像素P上。像素P然後將光重新引導至光感測器920上之其相關位置i x 。像素化光轉向層912係透射性的，且如虛線箭頭944所展示光傳播穿過安置於像素化光轉向層912下方之第二光導1120以到達光感測器920。
繼續參照圖11A至11D。在某些實施方案中，在像素化光轉向層912下方添加一第二光導1120可尤其減少由光感測器920偵測到之雜訊。舉例而言，來自一或多個光源940之光可保持在光導910中傳播直至其被散射至第二光導1120中為止。由於可存在較少傳播穿過第二光導1120之光，因此較少雜訊可由光感測器920偵測到。舉例而言， 光可不存在於第二光導1120中直至由物件140散射之光進入第二光導1120為止。
圖12A展示經組態以偵測接觸物件140之存在及位置之一觸控螢幕裝置1200之另一實施方案之一平面圖之一實例。圖12A中所圖解說明之觸控螢幕裝置1200包含由複數個離散光發射體940a至940n形成之一光源，該複數個離散光發射體經組態以使光準直以使得光傳播穿過實質上垂直於光源940a至940n之陣列之光導910。在某些實施方案中，光轉向層912之像素之每一列可包含一個光發射體。另一選擇係，光轉向層912之像素之每一列可包含更多或更少光發射體940a至940n。舉例而言，複數個光源940a至940n可沿著光導910之一輸入邊緣而定位。根據某些實施方案，複數個光源940a至940n可依序將光以脈衝方式輸送至光導910之輸入邊緣中，且像素化光轉向層912之像素可將與一觸控事件相關聯之所散射光重新引導朝向光感測器920上之其相關位置。另一選擇係或除將光以脈衝方式輸送之外，複數個光源940a至940n可經組態以發射具有兩個或兩個以上不同波長之光。根據某些實施方案，與不同光源940a至940n相關聯之光之差異至少部分地在於波長。
觸控螢幕裝置1200可包含沿著橫向於複數個光源940a至940n沿著其而定位的光導910之該邊緣的光導910之一邊緣之一光感測器920。將理解，在其他實施方案中，可利用光感測器920之其他配置。舉例而言，光感測器920可沿著光導910之其他邊緣而定位。在各種實施方案中，光感測 器920可沿著光導910之兩個或兩個以上邊緣而定位。在某些實施方案中，光感測器920可包含光接收位置i 1 至i n 之一線陣列。根據某些實施方案，每一位置i 1 至i n 可對應於像素化光轉向層912之像素之一行。
觸控螢幕裝置1200可包含光導910及/或920以及圖10B及/或圖11B之像素化光轉向層912之各種組態。舉例而言，觸控螢幕裝置1200可包含一單個光導910及一像素化光轉向層912，舉例而言，如圖10B中所展示。在其他實施方案中，觸控螢幕裝置1200可包含兩個光導910及920、一光學解耦層1110及一像素化光轉向層912，舉例而言，如圖11B中所展示。
圖12B展示由接觸圖12A之觸控螢幕之一物件140散射且由像素化光轉向層912之像素P重新引導至光感測器920上之相關光接收位置i x 之選定光射線之一實例。可基於光感測器920之哪一相關位置偵測到由物件140散射之光及哪一光源940a至940n發射了對應於被偵測到之觸控事件光而判定一觸控事件之位置。舉例而言，在其中光源940a至940n經組態以依序發射光之實施方案中，可基於觸控事件之時序而判定哪一光源940a至940n正發射光。作為另一實例，在其中光源940a至940n經組態以發射兩個或兩個以上不同波長之光之實施方案中，可基於射到光感測器920之一接收表面上之光之一波長而判定哪一光源940a至940n正發射光。對光源940a至940n中之哪一者發射了所散射光之瞭解(基於脈衝時序及/或光波長而判定)可提供沿著一個軸之一 座標，且接收光的感測器920之相關光接收位置可提供沿著一正交軸之一座標，藉此允許判定觸控事件之位置。
圖12C展示由同時接觸圖12A之觸控螢幕之兩個物件散射且由一像素化光轉向層重新引導至一光感測器之選定光射線之一實例。觸控螢幕裝置1200可偵測對應於同時接觸光導910之一主要表面之一第一物件140a及一第二物件140b之觸控事件。觸控螢幕1200可依據假定接觸位置140c及140d來區分第一物件140a與第二物件140b。觸控螢幕裝置1200可在不同時間處及/或以不同波長發射來自不同光源940a至940n之光。可基於不同時間及/或不同波長而判定每一觸控之位置之一個座標。舉例而言，一個光源940a至940n可發射由第一物件140a散射之光，且一不同光源940a至940n可發射由第二物件140b散射之光。可基於接收由每一物件引導之光之感測器位置及光射到光感測器920上之相關位置上之時間及/或射到光感測器920上之相關位置上之光之波長而判定同時觸控事件中之每一者之位置。
圖12D展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置1300之另一實施方案之一平面圖之一實例。除圖12A至圖12C之觸控螢幕裝置1200之特徵之外，圖12D之觸控螢幕裝置1300可包含一第二複數個光發射體941a至941m，其經組態以提供準直光之以使得光傳播穿過實質上垂直於第二複數個光發射體941a至941m之光導910。舉例而言，如與圖12A至圖12C一起闡述，第二複數個光發射體941a至941m可包含複數個光發射體940a至940n之特徵之 任一組合。第二複數個光發射體941a至941m可經組態以將光發射至光導910之一第三邊緣中，該第三邊緣不同於光導910的複數個光發射體940a至940n經組態以將光發射至其中之邊緣。在圖12D中所圖解說明之實施方案中，光導910的複數個光發射體940a至940n及第二複數個光發射體941a至941m經組態以將光發射至其中之邊緣彼此毗鄰且正交。
繼續參照圖12D，觸控螢幕裝置1300亦包含光感測器920a至920b。光感測器920a可沿著光導910之一邊緣而定位，該邊緣安置於橫向於複數個光發射體940a至940n沿著其而定位的光導910之邊緣之一軸上。光感測器920b可沿著光導910之一邊緣而定位，該邊緣安置於橫向於第二複數個光發射體941a至941m沿著其而定位的光導910之邊緣之一軸上。
根據某些實施方案，複數個光源940a至940n及第二複數個光源941a至941m可依序將光以脈衝方式輸送至光導910之輸入邊緣中，且像素化光轉向層912之像素可將與一觸控事件相關聯之所散射光重新引導朝向光感測器920a及/或920b上之其相關位置。舉例而言，複數個光源940a至940n及第二複數個光源941a至941m可經組態以在不同時間處發射光，且光感測器920a及920b可經組態以在面對其之光源正發射光時係非作用的或以忽略所接收光。另一選擇係或除將光以脈衝方式輸送之外，複數個光源940a至940n及/或第二複數個光源941a至941m可經組態以發射具有兩 個或兩個以上不同波長之光。在某些實施方案中，複數個光源940a至940n可依序將光以脈衝方式輸送，且第二複數個光源941a至941m可發射具有兩個或兩個以上不同波長之光。在某些實施方案中，具有兩種複數個光源及兩個光感測器可藉由提供用於判定一觸控事件之位置之額外資料點來增加觸控螢幕1300之精確度或解析度。在某些實施方案中，第一複數個光源940a至940n可具有與第二複數個光源941a至941m不同之數目個光源。在某些其他實施方案中，n可等於m且第一複數個光源940a至940n可具有與第二複數個光源941a至941m相同之數目個光源。
另一選擇係或另外，實例性觸控螢幕裝置1000、1100、1200、1300可與偵測一觸控事件一起使用周圍光及/或來自一顯示器(舉例而言，圖9B之顯示器930)之光。舉例而言，可將周圍光及/或來自顯示器之光注入至光導910中。光感測器920可經組態以偵測與觸控或緊密接近於光導910之一主要表面之一物件140相關聯之周圍光之存在。舉例而言，物件140可阻擋周圍光且像素化光轉向層912可將與未由物件140阻擋之像素相關聯之周圍光引導至光感測器920。光感測器920可然後產生指示不接收周圍光之一感測器位置之一或多個信號。可基於該一或多個所產生信號而判定與物件140相關聯之一觸控事件。
圖13展示與一光感測器上之位置相關之光轉向像素之一實例。在某些實施方案中，如本文中所闡述，針對待偵測之接觸一光導之一物件，可將由物件散射之光重複地重新 引導僅至一光感測器上之一或多個特定位置。為稍後判定物件之一位置，可利用物件之二維位置至光感測器上之一或多個特定位置之一映射。
在觸控螢幕裝置900、1000、1100、1200及/或1300中，光轉向像素與光感測器920上之光接收位置之各種預定義相關性可用於偵測一觸控事件之位置。根據某些實施方案，光轉向像素與光接收位置之預定義相關性可包含一或多個像素具有與光感測器上之光接收位置類似的一序列及/或相對於彼此之空間定向。另一選擇係或另外，如藉助像素P4至P6及光接收位置i4至i6所圖解說明，一或多個光轉向像素與光感測器上之光接收位置之一預定義相關性可不匹配光導910中之一或多個像素之一相對位置。
參考圖13，藉由自像素P1、P2、P3、...Pm至光感測器920上之光接收位置i1、i2、i3、...in之箭頭圖解說明像素與光接收位置之間的一相關性。在某些實施方案中，在光轉向層之一像素與光感測器上之一光接收位置之間可存在一個一對一對應性。在其他實施方案中，光感測器920a或920b上之一個以上位置可對應於一單個像素及/或一個以上像素可對應於光感測器920a或920b上之一個位置。在某些實施方案中，在一個以上光接收位置映射至一單個像素之情形下，可偵測到對一觸控事件之一位置之一更準確及/或精確判定。在一個以上像素映射至一單個光接收位置之情形下，可使用一較小光感測器920a或920b。一處理器(諸如，圖15B之處理器21)可藉助特定可執行指令組態以基於 感測器位置與像素及/或一光導上方之位置之一已知相關性而使一感測器位置與物件之位置相關。
圖14展示圖解說明根據某些實施方案之用於判定一觸控事件之一位置之一程序1400之一流程圖之一實例。可在方塊1402處接收自一像素化光轉向層之一像素重新引導至一感測器位置之光。該像素化光轉向層可對應於光轉向層912(圖9A至圖13)，且經重新引導之光可傳播穿過光導910(圖9A至圖13)及/或1120(圖11A至圖11D)以到達光感測器920(圖9A至圖13)。
在方塊1404處，可使接收入射光之光接收位置與物件之一位置相關。可將光接收映射至像素化光轉向層之至少一個像素。根據某些實施方案，可將光接收位置映射至像素化光轉向層之一單個像素。
在方塊1406處，可基於該映射而判定觸控事件之一位置。舉例而言，可使用光接收位置至像素化光轉向層之至少一個像素之映射來判定該觸控事件之該位置。可藉由與光感測器通信之任何適合處理器計算觸控事件之位置。在某些實施方案中，程序1400可包含致使複數個光源將光依序發射至根據某些實施方案之光導中。在此等實施方案中，相關性可基於該複數個光源中之哪一光源發射了由物件散射且由光感測器接收之光。舉例而言，可基於光感測器接收光之一位置之一時間而判定一觸控事件之一位置之一個座標。該時間可與一特定光源何時光匹配，此又指示觸控事件之一位置之至少一個座標。可依據接收光之光接 收位置而判定觸控事件之另一座標。
程序1400可偵測兩個或兩個以上同時觸控事件之位置。舉例而言，可在一第二感測器位置處接收自像素化光轉向層重新引導之光。該第二感測器位置可相關於與光導接觸之一第二物件之一位置。舉例而言，可將第二感測器位置映射至像素化光轉向層之至少一個像素，該至少一個像素不映射至第一感測器位置。可基於映射第二感測器位置與第二物件之位置而判定另一觸控事件之一位置。以此方式，可偵測到該觸控事件及同時發生之其他觸控事件之位置。
圖15A及圖15B展示圖解說明包含複數個干涉式調變器之一顯示器器件40之系統方塊圖之實例。舉例而言，顯示器器件40可係一蜂巢式電話或行動電話。然而，顯示器器件40之相同組件或其輕微變化亦圖解說明諸如電視機、電子閱讀器及可攜式媒體播放器等各種類型之顯示器器件。
顯示器器件40包含一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚聲器45、一輸入器件48及一麥克風46。外殼41可由各種製造製程(包含注射模製及真空形成)中之任一者形成。另外，外殼41可由各種材料中之任一者製成，該等材料包含(但不限於)：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其一組合。外殼41可包含可移除部分(未展示)，該等可移除部分可與具有不同色彩或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換。
顯示器30可係多種顯示器中之任一者，包含一雙穩態顯 示器或類比顯示器，如本文中所闡述。顯示器30亦可經組態以包含一平板顯示器(諸如，電漿顯示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或一非平板顯示器(諸如，一CRT或其他電子管器件)。另外，顯示器30可包含一干涉式調變器顯示器，如本文中所闡述。
圖15B中示意性地圖解說明顯示器器件40之組件。顯示器器件40包含一外殼41且可包含至少部分地包封於其中之額外組件。舉例而言，顯示器器件40包含一網路介面27，網路介面27包含耦合至一收發器47之一天線43。收發器47連接至一處理器21，處理器21連接至調節硬體52。調節硬體52可經組態以調節一信號(例如，過濾一信號)。調節硬體52連接至一揚聲器45及一麥克風46。處理器21亦連接至一輸入器件48及一驅動器控制器29。驅動器控制器29耦合至一圖框緩衝器28且耦合至一陣列驅動器22，該陣列驅動器又耦合至一顯示陣列30。一電源供應器50可按照特定顯示器器件40設計之需要將電力提供至所有組件。
網路介面27包含天線43及收發器47，以使得顯示器器件40可經由一網路與一或多個器件通信。網路介面27亦可具有某些處理能力以減輕(例如)處理器21之資料處理要求。天線43可傳輸及接收信號。在某些實施方案中，天線43根據包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g)之IEEE 16.11標準或包含IEEE 802.11a、b、g或n之IEEE 802.11標準傳輸及接收RF信號。在某些其他實施方案中，天線43根據藍芽標準傳輸及接收RF信號。在一蜂巢式電話之情形中，天線43經設計 以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/一般用途封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、地面中繼式無線電(TETRA)、寬頻-CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修訂版A、EV-DO修訂版B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進式高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用於在一無線網路(諸如，利用3G或4G技術之一系統)內通信之其他已知信號。收發器47可預處理自天線43接收之信號，以使得其可由處理器21接收並由其進一步操縱。收發器47亦可處理自處理器21接收之信號，以使得可經由天線43自顯示器器件40傳輸該等信號。
在某些實施方案中，可由一接收器替換收發器47。另外，可由一影像源來替換網路介面27，該影像源可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料。處理器21可控制顯示器器件40之總體操作。處理器21自網路介面27或一影像源接收資料(諸如，經壓縮影像資料)，及將該資料處理成原始影像資料或處理成容易被處理成原始影像資料之一格式。處理器21可將經處理資料發送至驅動器控制器29或發送至圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常指代識別在一影像內之每一位置處之影像特性之資訊。舉例而言，此等影像特性可包含色彩、飽和度及灰度階。
處理器21可包含一微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯 示器器件40之操作。調節硬體52可包含用於將信號傳輸至揚聲器45及用於自麥克風46接收信號之放大器及濾波器。調節硬體52可係顯示器器件40內之離散組件，或可併入於處理器21或其他組件內。
驅動器控制器29可直接自處理器21或自圖框緩衝器28獲取由處理器21產生之原始影像資料，且可適當地將原始影像資料重新格式化以供高速傳輸至陣列驅動器22。在某些實施方案中，驅動器控制器29可將原始影像資料重新格式化成具有一光柵樣格式之一資料流，以使得其具有適合用於跨越顯示陣列30進行掃描之一時間次序。然後，驅動器控制器29將經格式化資訊發送至陣列驅動器22。儘管一驅動器控制器29(諸如，一LCD控制器)常常作為一獨立積體電路(IC)與系統處理器21相關聯，但此等控制器可以諸多種方式實施。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入於處理器21中、作為軟體嵌入於處理器21中或以硬體形式與陣列驅動器22完全整合在一起。
陣列驅動器22可自驅動器控制器29接收經格式化資訊且可將視訊資料重新格式化成一組平行波形，該組平行波形每秒多次地施加至來自顯示器之x-y像素矩陣之數百條且有時數千條(或更多)引線。
在某些實施方案中，驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適用於本文中所闡述之顯示器類型中之任一者。舉例而言，驅動器控制器29可係一習用顯示器控制器或一雙穩態顯示器控制器(例如，一IMOD控制器)。另 外，陣列驅動器22可係一習用驅動器或一雙穩態顯示器驅動器(例如，一IMOD顯示器驅動器)。此外，顯示陣列30可係一習用顯示陣列或一雙穩態顯示陣列(例如，包含一IMOD陣列之一顯示器)。在某些實施方案中，驅動器控制器29可與陣列驅動器22整合在一起。此一實施方案在諸如蜂巢式電話、手錶及其他小面積顯示器等高度整合系統中係常見的。
在某些實施方案中，輸入器件48可經組態以允許(例如)一使用者控制顯示器器件40之操作。輸入器件48可包含一小鍵盤(諸如，一QWERTY鍵盤或一電話小鍵盤)、一按鈕、一切換器、一搖桿、一觸敏螢幕或一壓敏或熱敏膜片。麥克風46可組態為顯示器器件40之一輸入器件。在某些實施方案中，可使用透過麥克風46之語音命令來控制顯示器器件40之操作。
電源供應器50可包含此項技術中習知之多種能量儲存器件。舉例而言，電源供應器50可係一可再充電式蓄電池，諸如，一鎳-鎘蓄電池或一鋰離子蓄電池。電源供應器50亦可係一可再生能源、一電容器或一太陽能電池，包含一塑膠太陽能電池或太陽能電池塗料。電源供應器50亦可經組態以自一壁式插座接收電力。
在某些實施方案中，控制可程式化性駐存於驅動器控制器29中，該驅動器控制器可位於電子顯示器系統中之若干個地方中。在某些其他實施方案中，控制可程式化性駐存於陣列驅動器22中。上文所闡述之最佳化可以任何數目個 硬體及/或軟體組件實施且可以各種組態實施。
與本文中所揭示之實施方案一起闡述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。已就功能性大體上闡述了硬體與軟體之可互換性且在上文所闡述之各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中圖解說明瞭硬體與軟體之可互換性。此功能性是以硬體還是軟體來實施取決於特定應用及強加於總體系統之設計約束。
用於實施與本文中所揭示之態樣一起闡述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可藉助一一般用途單晶片或多晶片處理器、一數位信號處理器(DSP)、一特殊應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或經設計以執行本文中所闡述之功能之其任一組合來實施或執行。一一般用途處理器可係一微處理器或任何習用處理器、控制器、微控制器或狀態機。一處理器亦可實施為計算器件之一組合，例如，一DSP與一微處理器、複數個微處理器、與一DSP核心一起之一或多個微處理器或任何其他此組態之一組合。在某些實施方案中，可藉由一既定功能所特有之電路來執行特定步驟及方法。
在一或多項態樣中，可以硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包含本說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或其任一組合來實施所闡述之功能。亦可將本說明書中所 闡述之標的物之實施方案實施為一或多個電腦程式，亦即，編碼於一電腦儲存媒體上以供資料處理裝置執行或用以控制資料處理裝置之操作之一或多個電腦程式指令模組。
若以軟體實施，則該等功能可儲存於一電腦可讀媒體上或作為一電腦可讀媒體上之一或多個指令或碼進行傳輸。可以可駐存於一電腦可讀媒體上之一處理器可執行軟體模組來實施本文中所揭示之一方法或演算法之步驟。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，包含可使得能夠將一電腦程式自一個地方傳送至另一地方之任何媒體。一儲存媒體可係可由一電腦存取之任何可用媒體。以實例而非限制之方式，此電腦可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存器件或可用於以指令或資料結構之形式儲存期望之程式碼且可由一電腦存取之任何其他媒體。此外，可將任何連接正確地稱作一電腦可讀媒體。如本文中所使用之碟片及光碟包含：壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟片及藍光光碟，其中碟片通常以磁性方式再現資料，而光碟藉助雷射以光學方式再現資料。上文之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。另外，一方法或演算法之操作可駐存為可併入至一電腦程式產品中之一機器可讀媒體及電腦可讀媒體上之一個或任何碼及指令組合或集合。
熟習此項技術者可易於明瞭對本發明中所闡述之實施方 案之各種修改，且本文中所定義之一般原理可適用於其他實施方案而不背離本發明之精神或範疇。因此，申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施方案，而是被授予與本發明、本文中所揭示之原理及新穎特徵相一致之最寬廣範疇。措辭「例示性」在本文中專用於指「用作一實例、例項或圖解」。在本文中闡述為「例示性」之任一實施方案未必解釋為比其他實施方案更佳或更有利。另外，熟習此項技術者將易於瞭解，為便於闡述圖，有時使用術語「上部」及「下部」，且其指示對應於圖在一正確定向之頁上之定向之相對位置，且可不反映如所實施之IMOD之正確定向。
亦可將本說明書中在單獨實施方案之背景下闡述之某些特徵以組合形式實施於一單項實施方案中。相反地，亦可將在一單項實施方案之背景下闡述之各種特徵單獨地或以任一適合子組合之形式實施於多項實施方案中。此外，儘管上文可將特徵闡述為以某些組合之形式起作用，且甚至最初係如此主張的，但在某些情形中，可自一所主張組合去除來自該組合之一或多個特徵，且所主張之組合可係關於一子組合或一子組合之變化形式。
類似地，雖然在該等圖式中以一特定次序繪示操作，但不應將此理解為需要以所展示之特定次序或以順序次序執行此等操作或執行所有所圖解說明之操作以達成可期望結果。此外，該等圖式可以一流程圖之形式示意性地繪示一或多個實例性製程。然而，可將未繪示之其他操作併入於 示意性地圖解說明之實例性製程中。舉例而言，可在所圖解說明之操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情形下，多任務及平行處理可係有利的。此外，上文所闡述之實施方案中之各種系統組件之分離不應被理解為需要在所有實施方案中進行此分離，而應理解為所闡述之程式組件及系統通常可一起整合於一單個軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施方案亦在以下申請專利範圍之範疇內。在某些情形下，申請專利範圍中所陳述之動作可以一不同次序執行且仍達成可期望結果。
1-1‧‧‧線
6A-6A‧‧‧線
12‧‧‧干涉式調變器/像素/經致動像素
13‧‧‧光
14‧‧‧可移動反射層/控制層/反射層
14a‧‧‧反射子層/導電層/子層
14b‧‧‧支撐層/介電支撐層/子層
14c‧‧‧導電層/子層
15‧‧‧光
16‧‧‧光學堆疊/層
16a‧‧‧光學吸收體/吸收體層/子層
16b‧‧‧介電質/子層
18‧‧‧柱/支撐件/支撐柱
19‧‧‧腔/經界定間隙/間隙
20‧‧‧基板/透明基板/下伏基板
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
23‧‧‧干涉式堆疊黑色遮罩結構/黑色遮罩結構/ 黑色遮罩
24‧‧‧列驅動器電路
25‧‧‧犧牲層/犧牲材料
26‧‧‧行驅動器電路
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧圖框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列/面板/顯示器
32‧‧‧繋鏈
34‧‧‧可變形層
35‧‧‧間隔物層
40‧‧‧顯示器器件
41‧‧‧外殼
43‧‧‧天線
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧麥克風
47‧‧‧收發器
48‧‧‧輸入器件
50‧‧‧電源供應器
52‧‧‧調節硬體
60a‧‧‧第一線時間/線時間
60b‧‧‧第二線時間/線時間
60c‧‧‧第三線時間/線時間
60d‧‧‧第四線時間/線時間
60e‧‧‧第五線時間/線時間
62‧‧‧高分段電壓
64‧‧‧低分段電壓
70‧‧‧釋放電壓
72‧‧‧高保持電壓
74‧‧‧高定址電壓
76‧‧‧低保持電壓
78‧‧‧低定址電壓
140‧‧‧物件/接觸物件
140a‧‧‧第一物件
140b‧‧‧第二物件
140c‧‧‧接觸位置
140d‧‧‧接觸位置
900‧‧‧觸控螢幕裝置
910‧‧‧光導
911‧‧‧前主要表面/前表面/頂部表面
912‧‧‧像素化光轉向層/光轉向層
913‧‧‧光輸出表面
915‧‧‧後主要表面/後表面/邊緣
916‧‧‧邊緣
916a‧‧‧光輸入表面
917‧‧‧邊緣
918‧‧‧邊緣/光輸入表面
920‧‧‧光感測器/光導
920a‧‧‧光感測器/感測器
920b‧‧‧光感測器/感測器
930‧‧‧顯示器/反射式顯示器
940‧‧‧光源
940a‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
940b‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
940c‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
940i‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
940n‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
940n-1‧‧‧離散光發射體/光源/光發射體
941a‧‧‧光發射體/光源
941b‧‧‧光發射體/光源
941m‧‧‧光發射體/光源
942‧‧‧光射線
944‧‧‧光傳播穿過安置於像素化光轉向層下方 之第二光導以到達光感測器
1000‧‧‧觸控螢幕裝置
1010a‧‧‧光吸收結構
1010b‧‧‧光吸收結構
1100‧‧‧觸控螢幕裝置
1110‧‧‧光學解耦層
1120‧‧‧第二光導
1200‧‧‧觸控螢幕裝置
P‧‧‧像素/光轉向像素
P1‧‧‧像素
P2‧‧‧像素
P3‧‧‧像素
P4‧‧‧像素
P5‧‧‧像素
P6‧‧‧像素
Pm‧‧‧像素
i1‧‧‧位置/光接收位置
i2‧‧‧位置/光接收位置
i3‧‧‧位置/光接收位置
i4‧‧‧位置/光接收位置
i5‧‧‧位置
i6‧‧‧位置
in‧‧‧位置/光接收位置
IX‧‧‧位置
r‧‧‧光射線
V0‧‧‧電壓
Vbias‧‧‧電壓
VCADD_H‧‧‧高定址電壓
VCADD_L‧‧‧低定址電壓
VCHOLD_H‧‧‧高保持電壓
VCHOLD_L‧‧‧低保持電壓
VCREL‧‧‧釋放電壓
VSH‧‧‧高分段電壓
VSL‧‧‧低分段電壓
Ω‧‧‧受光錐角
圖1展示繪示一干涉式調變器(IMOD)顯示器器件之一系列像素中之兩個毗鄰像素之一等角視圖之一實例。
圖2展示圖解說明併入有一3×3干涉式調變器顯示器之一電子器件之一系統方塊圖之一實例。
圖3展示圖解說明圖1之干涉式調變器之可移動反射層位置對所施加電壓之一圖式之一實例。
圖4展示圖解說明當施加各種共同電壓及分段電壓時一干涉式調變器之各種狀態之一表之一實例。
圖5A展示圖解說明在圖2之3×3干涉式調變器顯示器中之一顯示資料圖框之一圖式之一實例。
圖5B展示可用於寫入圖5A中所圖解說明之顯示資料圖框之共同信號及分段信號之一時序圖之一實例。
圖6A展示圖1之干涉式調變器顯示器之一部分剖面之一 實例。
圖6B至圖6E展示干涉式調變器之不同實施方案之剖面之實例。
圖7展示圖解說明用於一干涉式調變器之一製造製程之一流程圖之一實例。
圖8A至圖8E展示製作一干涉式調變器之一方法中之各個階段之剖面示意性圖解之實例。
圖9A及圖9B展示具有一像素化光轉向層之一觸控螢幕裝置之透視圖之實例。
圖10A及圖10B展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置之一實施方案之平面圖及側視圖之實例。
圖10C及圖10D展示由接觸圖10A及圖10B之觸控螢幕之一物件散射且由一像素化光轉向層重新引導至一光感測器之選定光射線之實例。
圖11A及圖11B展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置之另一實施方案之平面圖及側視圖之實例。
圖11C及圖11D展示由接觸圖11A及圖11B之觸控螢幕之一物件散射且由一像素化光轉向層重新引導至一光感測器之選定光射線之實例。
圖12A展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置之另一實施方案之一平面圖之一實例。
圖12B展示由接觸圖12A之觸控螢幕之一物件散射且由 一像素化光轉向層之一像素重新引導至一光感測器之選定光射線之實例。
圖12C展示由同時接觸圖12A之觸控螢幕之兩個物件散射且由一像素化光轉向層之一像素重新引導至一光感測器之選定光射線之實例。
圖12D展示經組態以偵測一接觸物件之存在及位置之一觸控螢幕裝置之另一實施方案之一平面圖之一實例。
圖13展示與一光感測器上之位置相關之光轉向像素之一實例。
圖14展示圖解說明根據某些實施方案之用於判定一觸控事件之一位置之一程序之一流程圖之一實例。
圖15A及圖15B展示圖解說明包含複數個干涉式調變器之一顯示器器件之系統方塊圖之實例。
900‧‧‧觸控螢幕裝置
910‧‧‧光導
911‧‧‧前主要表面/前表面/頂部表面
912‧‧‧像素化光轉向層/光轉向層
913‧‧‧光輸出表面
915‧‧‧後主要表面/後表面/邊緣
916‧‧‧邊緣
916a‧‧‧光輸入表面
917‧‧‧邊緣
918‧‧‧邊緣/光輸入表面
920‧‧‧光感測器/光導
940‧‧‧光源
P‧‧‧像素/光轉向像素
i1‧‧‧位置/光接收位置
i2‧‧‧位置/光接收位置
i3‧‧‧位置/光接收位置
i4‧‧‧位置/光接收位置
in‧‧‧位置/光接收位置
r‧‧‧光射線
Ω‧‧‧受光錐角

Claims (36)

  1. 一種觸控螢幕裝置，其包括：一光導，其具有定義該觸控螢幕裝置之一觸控輸入表面之一主要表面；一光源，其經組態以將光注入至該光導中；一光感測器，其具有複數個光接收位置；及一像素化光轉向層，其包含形成像素之複數個光轉向特徵，該等像素中之每一者經組態以將來自該光源之所散射光選擇性地重新引導至該光感測器之一或多個相關光接收位置。
  2. 如請求項1之裝置，其中該光源包含第一複數個光發射體，其中該第一複數個光發射體經組態以將準直光依序發射至該光導之一第一邊緣中，其中該光感測器安置於該光導之一第二邊緣上，且其中該第二邊緣安置於橫向於該第一邊緣之一軸上。
  3. 如請求項2之裝置，其進一步包括：第二複數個光發射體，其經組態以將準直光發射至該光導之一第三邊緣中；及另一光感測器，其安置於該光導之一第四邊緣上，其中該第四邊緣安置於與該第三邊緣交叉之一軸上。
  4. 如請求項1之裝置，其中該所散射光對應於在一物件接觸該主要表面時由該物件散射的由該光源發射之光。
  5. 如請求項1之裝置，其進一步包括一處理器，該處理器經組態以使接收所散射光之一光接收位置與由該物件接 觸的該主要表面之一離散區相關。
  6. 如請求項5之裝置，其中該主要表面上之每一離散區直接上覆於該等像素中之一或多者上，且其中該等像素中之該一或多者中之每一者經組態以將所散射光重新引導至該一或多個相關光接收位置中之一匹配者。
  7. 如請求項1之裝置，其中該複數個光接收位置與該等像素具有一個一對一相關性。
  8. 如請求項1之裝置，其中該像素化光轉向層係一全像層，且其中該等光轉向特徵形成全像像素。
  9. 如請求項1之裝置，其中該光導安置於該像素化光轉向層上方，且該裝置進一步包括：一第二光導，其在該像素化光轉向層下方，該第二光導經組態以將來自該像素化光轉向層之光傳播朝向該光感測器之該等光接收位置。
  10. 如請求項9之裝置，其進一步包括介於該光導與該像素化光轉向層之間的一光學解耦層。
  11. 如請求項1之裝置，其中該光源經組態以發射具有一可見光譜之外的一波長之光。
  12. 如請求項11之裝置，其中該光源經組態以發射紅外光。
  13. 如請求項1之裝置，其中該光感測器由一離散光感測器件陣列形成。
  14. 如請求項1之裝置，其進一步包括：一顯示器，其下伏於該光導下；一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經 組態以處理影像資料；及一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。
  15. 如請求項14之裝置，其進一步包括：一驅動器電路，其經組態以將至少一個信號發送至該顯示器。
  16. 如請求項15之裝置，其進一步包括：一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  17. 如請求項14之裝置，其進一步包括：一影像源模組，其經組態以將該影像資料發送至該處理器。
  18. 如請求項17之裝置，其中該影像源模組包含一接收器、收發器及傳輸器中之至少一者。
  19. 如請求項14之裝置，其中該光感測器所偵測到之光構成輸入資料，且該光感測器經組態以將該輸入資料傳遞至該處理器。
  20. 如請求項14之裝置，其中該顯示器係一反射式顯示器。
  21. 如請求項20之裝置，其中該反射式顯示器包含複數個干涉式調變器顯示元件。
  22. 一種裝置，其包括：一光導，其具有用於接收一觸控輸入之一主要表面；一光源，其用於將光注入至該光導中；一光感測器，其具有一光接收表面，該光接收表面具有複數個光接收位置；及 光轉向構件，其用於重新引導注入至該光導中且由接觸該主要表面之一物件散射之光，以使得該複數個光接收位置中之每一者實質上僅自與該複數個光接收位置中之該每一者相關的該主要表面之一區選擇性地接收該所散射光。
  23. 如請求項22之裝置，其中該光轉向構件包含形成像素之複數個光轉向特徵，每一像素經組態以將光選擇性地重新引導至一相關光接收位置。
  24. 如請求項23之裝置，其中該等光轉向特徵係繞射光轉向特徵。
  25. 如請求項24之裝置，其中該光轉向構件係一全像層。
  26. 如請求項22之裝置，其進一步包括一處理器，該處理器經組態以使光射到該光接收表面上之一位置與由該物件接觸的該主要表面之該區相關。
  27. 如請求項22之裝置，其中該光源包含經組態以將準直光依序發射至該光導中之複數個光發射體，其中該感測器經組態以偵測來自該複數個光發射體之光。
  28. 如請求項27之裝置，其進一步包括一處理器，該處理器經組態以判定對應於該主要表面之一個軸之一座標，該複數個光發射體之光源基於該座標而將該光注入至該光導中。
  29. 如請求項22之裝置，其中該光導安置於該光轉向構件上方，且該裝置進一步包含在該光轉向構件及該光導下方之另一光導，該另一光導經組態以使來自該像素化光轉 向層之光傳播朝向該光感測器。
  30. 如請求項29之裝置，其進一步包括介於該光導與該光轉向構件之間的一光學解耦層。
  31. 一種偵測一觸控螢幕上之至少一個觸控事件之方法，該方法包括：在一光感測器上之一光感測器位置處接收自一像素化光轉向層引導之光，該像素化光轉向層包含經組態以將由一光導上方之一物件散射之入射光之至少一部分重新引導至該光感測器位置之像素；映射接收該入射光之該光感測器位置與該物件之一位置，其中該光感測器位置與該像素化光轉向層之至少一個單一像素相關；及基於該映射而判定一觸控事件之一位置。
  32. 如請求項31之方法，其中該光感測器之一光接收表面上之位置與該像素化光轉向層之一相關像素具有一個一對一對應性。
  33. 如請求項31之方法，其中該像素化光轉向層係一全像層。
  34. 如請求項31之方法，其進一步包括：致使複數個光源將準直光依序發射至該光導中，其中映射該光感測器位置包含：判定該複數個光源中之哪一光源發射了由該物件散射之光。
  35. 如請求項31之方法，其中經由與該光導間隔開之另一光導將該所接收光自該像素化光轉向層引導至該光感測器 位置。
  36. 如請求項31之方法，其進一步包括：在一第二光感測器位置處接收自該像素化光轉向層引導之光；映射該第二光感測器位置與該光導上方之一第二物件之一位置，其中該第二光感測器位置相關於與該第一光感測器位置不相關的該像素化光轉向層之一像素；及基於映射該第二光感測器位置與該第二物件之該位置而判定另一觸控事件之一位置，其中該觸控事件與該另一觸控事件係同時的。
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