顯示裝置和用于檢測顯示裝置上的表面剪切力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于檢測顯示裝置上的表面剪切力的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示裝置日益流行并被廣泛地使用，諸如在蜂窩電話、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視機(jī)、平板等中。這些顯示裝置可以是任何類型的顯示器，包括有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)、液晶顯示器(IXD)等。具體地，已經(jīng)發(fā)展了例如包括光學(xué)傳感器的顯示裝置以檢測使用者與顯示裝置的交互作用(interact1n)(例如，經(jīng)由使用者的手指或經(jīng)由使用者使用觸摸筆而與顯示裝置的交互作用)。
[0003]然而，盡管顯示裝置能夠檢測使用者交互作用(例如，使用者的觸摸)的位置，但是顯示裝置在用于檢測與使用者相關(guān)的觸摸交互作用的壓力的能力上受到限制。具體地，顯示裝置在用于檢測由使用者施加在顯示裝置上的剪切力(或切力)的能力上受到限制。與顯示裝置的剪切力交互作用的示例可以發(fā)生在使用者通過其手指在顯示裝置上的一點(diǎn)處施加壓力并在保持手指的位置和向下力的同時(shí)在沿顯示裝置的表面的任何方向上施加靜態(tài)(isometric)水平力(剪切力)時(shí)。
[0004]能夠感測使用者在裝置上的剪切力的顯示裝置是所期望的，因?yàn)檫@種能力擴(kuò)展了使用者和顯示器之間的交互作用的廣度。此外，容易且廉價(jià)制造的能夠感測剪切力的顯示裝置也是期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實(shí)施方式的方面針對(duì)一種能夠感測由使用者與顯示裝置的剪切力交互作用的顯示裝置，該顯示裝置也是實(shí)用的并制造起來是廉價(jià)的。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種具有增加的感測各種使用者手勢的能力的顯示裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括:像素陣列，包括多個(gè)像素；可變形層，具有在像素上并平行于像素陣列的第一表面和基本上平行于第一表面的第二表面；一個(gè)或多個(gè)紅外(IR)發(fā)射器，用于發(fā)射IR光到可變形層；多個(gè)IR探測器，用于檢測IR光；以及在可變形層處的多個(gè)示蹤物，用于使由一個(gè)或多個(gè)IR發(fā)射器發(fā)射的IR光朝向IR探測器重定向，并用于響應(yīng)于在第二表面的觸摸點(diǎn)處施加的具有一大小和一方向的剪切力而在剪切力的方向上移動(dòng)，使得在多個(gè)IR探測器中的IR探測器處的IR光的輻照度改變。
[0008]在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)IR發(fā)射器包括在第一表面處以朝向第二表面發(fā)射IR光的多個(gè)IR發(fā)射器。每個(gè)像素可以包括IR發(fā)射器中的其中一個(gè)和IR探測器中的其中一個(gè)。
[0009]多個(gè)像素可以包括多個(gè)第一像素和多個(gè)第二像素，多個(gè)第一像素的每個(gè)包括IR發(fā)射器中的其中一個(gè)，多個(gè)第二像素的每個(gè)包括IR探測器中的其中一個(gè)。
[0010]第二像素可以比第一像素多。
[0011]第一像素和第二像素可以在整個(gè)像素陣列規(guī)則地交替，形成重復(fù)的圖案。
[0012]顯示裝置可以追蹤移動(dòng)的示蹤物的位移以確定剪切力的大小和剪切力的方向。
[0013]顯示裝置可以確定在觸摸點(diǎn)周圍的示蹤物的密度以確定剪切力的大小和剪切力的方向。
[0014]示蹤物可以包括用于反射IR光并允許可見光通過的分色(dichroic mirror)鏡。
[0015]示蹤物可以跨顯示裝置的表面以規(guī)則的間隔被圖案化。
[0016]示蹤物可以例如利用沉積工藝被隨機(jī)地圖案化。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)IR發(fā)射器包括在可變形層的邊緣處的IR發(fā)射器，該IR發(fā)射器用于基本上平行于第一表面發(fā)射IR光到可變形層中，所述多個(gè)示蹤物包括在第二表面的多個(gè)抑止位置(frustrat1n site)，以朝向IR探測器散射IR光。
[0018]抑止位置可以跨顯示裝置的表面以規(guī)則的間隔被圖案化。
[0019]抑止位置可以被隨機(jī)地圖案化。
[0020]抑止位置可以包括在可變形層處的空腔。
[0021]抑止位置可以包括納米顆粒的團(tuán)簇以允許可見光通過并散射從IR發(fā)射器發(fā)射的IR光。
[0022]納米顆?？梢园ň哂泄枋镜你y納米顆粒。
[0023]顯示裝置可以追蹤移動(dòng)的抑止位置的位移以確定剪切力的大小和剪切力的方向。
[0024]顯示裝置可以確定在觸摸點(diǎn)周圍的抑止位置的密度以確定剪切力的大小和剪切力的方向。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種用于檢測顯示裝置上的表面剪切力的方法，該表面剪切力具有一大小和一方向，該顯示裝置包括多個(gè)示蹤物和多個(gè)紅外(IR)探測器，該方法包括:激活一個(gè)或多個(gè)IR發(fā)射器；從所述多個(gè)IR探測器接收IR圖像，該圖像包括對(duì)于所述多個(gè)IR探測器的每個(gè)IR探測器的所檢測的IR輻照度；利用IR圖像的信號(hào)處理，確定在顯示裝置上是否存在觸摸；以及當(dāng)觸摸存在時(shí):檢測該觸摸的坐標(biāo)；以及檢測在觸摸處的剪切力的大小和方向。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，檢測在觸摸處的剪切力的大小和方向包括:從示蹤物的一組參考位置和示蹤物的一組相應(yīng)的變形位置之間的差異計(jì)算矢量位移圖，該矢量位移圖包括多個(gè)矢量；計(jì)算作為矢量的平均方向的所述剪切力的方向，以及計(jì)算作為矢量的大小的平均值乘以比例常數(shù)的所述剪切力的大小。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方式中，檢測在觸摸處的剪切力的大小和方向包括:將觸摸的坐標(biāo)周圍的區(qū)域劃分成極坐標(biāo)區(qū)域；估算每個(gè)區(qū)域中的示蹤物密度；從估算的示蹤物密度確定具有一大小和一方向的最大密度梯度；計(jì)算作為最大密度梯度的方向的所述剪切力的方向；以及計(jì)算作為最大密度梯度的大小乘以比例常數(shù)的所述剪切力的大小。
【附圖說明】
[0028]通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式的以上和其它的方面將變得更加明顯，附圖中:
[0029]圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示器的像素陣列的俯視圖；
[0030]圖1B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖1A所示的像素陣列的像素的透視圖；
[0031]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的顯示器的像素陣列的俯視圖；
[0032]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的在未被觸摸狀態(tài)下的顯示裝置的表面的截面圖；
[0033]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖3A所示的顯示裝置的表面經(jīng)受剪切力的截面圖；
[0034]圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的顯示裝置的表面經(jīng)受剪切力的截面圖；
[0035]圖5A示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的顯示裝置的利用抑止位置(frustrat1nsite)的表面的截面圖；
[0036]圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖5A所示的顯示裝置的利用抑止位置的表面經(jīng)受剪切力的截面圖；
[0037]圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的顯示裝置的利用抑止位置的表面的截面圖；
[0038]圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于檢測在顯示裝置處的剪切力的過程；
[0039]圖7B示出實(shí)現(xiàn)圖7A所示的過程的顯示裝置的俯視圖；
[0040]圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于檢測在顯示裝置處的剪切力的過程;
[0041]圖8B示出實(shí)現(xiàn)圖8A所示的過程的顯示裝置的俯視圖；以及
[0042]圖8C示出圖8B所示的顯示裝置的示蹤物(tracer)的密度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]在下文，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中示出了本發(fā)明的示例實(shí)施方式。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，所描述的實(shí)施方式可允許各種變形和可選的形式，而沒有脫離本發(fā)明的精神或范圍。為了本發(fā)明的描述的清晰，可以省略對(duì)于本發(fā)明的完整理解不需要的一些元件或特征。
[0044]在本說明書中使用的術(shù)語用于描述特定的實(shí)施方式，而不旨在限制本發(fā)明。例如，將理解，雖然這里可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等來描述不同的元件，但是這些元件將不受這些術(shù)語的狹義解釋限制。代替地，這些術(shù)語僅用于將一個(gè)部件與另一個(gè)區(qū)別開。此外，以單數(shù)形式使用的表述涵蓋復(fù)數(shù)表述，除非其在上下文具有明顯不同的含義。在本說明書中，將理解，術(shù)語諸如“包括”、“包含”、“具有”等旨在指示在本說明書中公開的特征、數(shù)字、步驟、動(dòng)作、成分、部件或其組合的存在，而并不旨在排除一個(gè)或更多其它特征、數(shù)字、步驟、動(dòng)作、成分、部件或其組合可存在或可被添加的可能性。在這里使用時(shí)，術(shù)語“使用”、“正使用”、“使用了 ”可以被認(rèn)為分別與術(shù)語“利用”、“正利用”和“利用了 ”是同義的。在這里使用時(shí)，術(shù)語“基本上”、“大約”以及類似術(shù)語用作大致的術(shù)語，而不是程度的術(shù)語，并旨在說明如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的測量或計(jì)算值的固有偏差。
[0045]將理解，當(dāng)一元件或?qū)颖环Q為在另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”或“聯(lián)接到”另一元件或?qū)訒r(shí)，它可以直接在另一元件或?qū)由?、直接連接到或直接聯(lián)接到另一元件或?qū)樱蛘哌€可以存在一個(gè)或多個(gè)居間元件或?qū)?。類似地，?dāng)一元件或?qū)颖环Q為“連接在”或“聯(lián)接在”另一元件或?qū)訒r(shí)，該元件或?qū)涌梢灾苯踊蜷g接地“連接在”或“聯(lián)接在”所述另一元件或?qū)?。?dāng)一元件被稱為“直接在”另一元件或?qū)由?、“直接連接到”、“直接聯(lián)接到”、“直接連接在”或“直接聯(lián)接在”另一元件或?qū)訒r(shí)，不存在居間元件或?qū)印Ｏ嗤母綀D標(biāo)記始終指代相同的元件。當(dāng)在