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近場光學(xué)感測系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:9438833閱讀:602來源:國知局
近場光學(xué)感測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)傳感器,并且具體來說,涉及可以單獨(dú)地使用或結(jié)合機(jī)電系統(tǒng)及 裝置使用的光學(xué)觸摸及手勢感測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)電系統(tǒng)(EMS)包含具有電氣及機(jī)械元件、致動器、換能器、傳感器、光學(xué)組件(例 如鏡面及光學(xué)膜)及電子器件的裝置。EMS裝置或元件可以多種尺度制造,包含但不限于微 尺度及納米尺度。例如,微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置可包含大小在約一微米到數(shù)百微米或更大 的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)裝置可包含大小小于一微米(包含(例如)小于 數(shù)百納米的大?。┑慕Y(jié)構(gòu)??墒褂贸练e、蝕刻和/或其它蝕刻掉襯底和/或已沉積材料層 的部分或者添加層以形成電裝置及機(jī)電裝置的微加工工藝來產(chǎn)生微機(jī)械元件。
[0003] 一種類型的EMS裝置被稱作干涉式調(diào)制器aMOD)。術(shù)語"MOD"或"干涉式光調(diào) 制器"是指使用光學(xué)干涉原理選擇性地吸收和/或反射光的裝置。在一些實(shí)施方案中,頂OD 顯示元件可包含一對導(dǎo)電板,所述導(dǎo)電板中的一或兩者可能整體或部分地為透明的和/或 反射性的,且能夠在施加適當(dāng)電信號后即刻進(jìn)行相對運(yùn)動。例如,一個(gè)板可包含沉積在襯底 上方、襯底上或由襯底支撐的靜止層,且另一板可包含與所述靜止層以氣隙隔開的反射膜。 一個(gè)板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷湓陧擮D顯示元件上的光的光學(xué)干涉?;陧擮D的 顯示裝置具有廣泛范圍的應(yīng)用,且預(yù)期用于改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品及形成新產(chǎn)品,尤其是具有顯示 能力的廣品。
[0004] 觸摸屏及手勢感測系統(tǒng)可以用來向底層顯示裝置或向任何其它裝置提供輸入。一 些觸摸屏依賴于投射電容式技術(shù)(PCT),其要求與表面直接相互作用且可能需要皮膚與表 面的接觸或其它特定材料以便與PCT觸摸屏相互作用。類似地,一些手勢識別系統(tǒng)依賴于 感測可見光的攝像機(jī)的使用,且此類系統(tǒng)的功效可能受攝像機(jī)能力的約束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)新方面,其中沒有單個(gè)方面單獨(dú)負(fù)責(zé) 本文中所揭示的合乎需要的屬性。
[0006] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)新穎方面可以在一種光學(xué)感測系統(tǒng)中實(shí)施,所述 光學(xué)感測系統(tǒng)包括:光導(dǎo)引層,其具有第一表面、第二表面及一或多個(gè)邊緣;紅外(IR)光 源,其經(jīng)配置以將光引導(dǎo)到遮蓋光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū)域中;多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu),其經(jīng)配置 以將穿過光導(dǎo)引層的第一表面的光重新引導(dǎo)到光導(dǎo)引層中;多個(gè)IR傳感器,其鄰近光導(dǎo)引 層的至少一個(gè)邊緣;以及多個(gè)掩蔽結(jié)構(gòu),其設(shè)置在光導(dǎo)引層與多個(gè)IR傳感器之間。
[0007] 在一些實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可包含與多個(gè)IR傳感器電連通的處理器,其中所述 處理器經(jīng)配置以分析通過多個(gè)IR傳感器測量的信號以識別在遮蓋光導(dǎo)引層的第一表面的 區(qū)域內(nèi)的物體的位置。在一些實(shí)施方案中,IR光源可經(jīng)配置以調(diào)制被導(dǎo)引到遮蓋光導(dǎo)引層 的第一表面的區(qū)域中的光。在一些實(shí)施方案中,IR光源可以設(shè)置在光導(dǎo)引層上,與第二表 面相同側(cè),且可經(jīng)配置以引導(dǎo)光通過光導(dǎo)引層。
[0008] 在一些實(shí)施方案中,IR光源可以與實(shí)質(zhì)上平行于第一光導(dǎo)引層延伸的第二光導(dǎo)引 層光學(xué)連通,并且第二光導(dǎo)引層可包含多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu),其經(jīng)配置以將IR光源發(fā)射到第二 光導(dǎo)引層中的光重新引導(dǎo)到遮蓋第一光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū)域中。在一些實(shí)施方案中, 多個(gè)IR傳感器可包含鄰近光導(dǎo)引層的每個(gè)邊緣延伸的IR光電二極管的線性陣列。在一些 實(shí)施方案中,多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)可包含延伸穿過光導(dǎo)引層的第二表面或鄰近所述第二表面延 伸的反射小面。在一些實(shí)施方案中,多個(gè)掩蔽結(jié)構(gòu)可包含鄰近光導(dǎo)引層的每個(gè)邊緣延伸的 掩蔽結(jié)構(gòu)的周期性陣列。
[0009] 在一些實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含位于光導(dǎo)引層上與第二表面相同側(cè)的 顯示器。在至少第一其它實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含設(shè)置在顯示器上與光導(dǎo)引層 相對側(cè)的背光,其中所述背光包含IR光源。在又其它一些實(shí)施方案中,顯示器可包含液晶 顯示器。在至少第二其它實(shí)施方案中,顯示器可包含透射式顯示器。在至少第三其它實(shí)施 方案中,顯示器可包含透射反射式顯示器。在至少第四其它實(shí)施方案中,顯示器可包含包含 反射式顯示器。在又其它一些實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含經(jīng)配置以照射顯示器的 前光系統(tǒng),其中所述前光系統(tǒng)包含IR光源。在其它又進(jìn)一步的實(shí)施方案中,顯示器可包含 干涉式調(diào)制器陣列。在至少第五其它實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可包含處理器,其經(jīng)配置以與 顯示器通信,所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù);以及存儲器裝置,其經(jīng)配置以與處理器通 信。在至少第一又其它實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含驅(qū)動電路,其經(jīng)配置以將至少一 個(gè)信號發(fā)送到顯示器;以及控制器,其經(jīng)配置以將圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到驅(qū)動電路。 在至少第二又其它實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含圖像源模塊,所述圖像源模塊經(jīng)配 置以將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器,其中所述圖像源模塊包括接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至 少一者。在至少第三又其它實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含輸入裝置,所述輸入裝置經(jīng) 配置以接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到處理器。
[0010] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一新穎方面可以在一種光學(xué)感測系統(tǒng)中實(shí)施,所 述光學(xué)感測系統(tǒng)包括:光導(dǎo)引層,其具有第一表面、第二表面及一或多個(gè)邊緣;用于用紅外 (IR)光照射遮蓋光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū)域的裝置;多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu),其經(jīng)配置以將穿過 光導(dǎo)引層的第一表面的光重新引導(dǎo)到光導(dǎo)引層中;多個(gè)IR傳感器,其鄰近光導(dǎo)引層的至少 一個(gè)邊緣;以及多個(gè)掩蔽結(jié)構(gòu),其設(shè)置在光導(dǎo)引層與多個(gè)IR傳感器之間。
[0011] 在一些實(shí)施方案中,所述系統(tǒng)可以另外包含與多個(gè)IR傳感器電連通的處理器,其 中所述處理器經(jīng)配置以分析通過多個(gè)IR傳感器測量的信號以識別在遮蓋光導(dǎo)引層的第一 表面的區(qū)域內(nèi)的物體的位置。在一些實(shí)施方案中,照射裝置可包含經(jīng)調(diào)制IR光源。在一些 實(shí)施方案中,照射裝置可包含IR光源,所述IR光源設(shè)置在光導(dǎo)引層上,與第二表面相同側(cè), 其中所述IR光源經(jīng)配置以引導(dǎo)光通過光導(dǎo)引層。在一些實(shí)施方案中,照射裝置可包含實(shí) 質(zhì)上平行于第一光導(dǎo)引層延伸的第二光導(dǎo)引層;以及與第二光導(dǎo)引層光學(xué)連通的至少一個(gè) IR光源,其中第二光導(dǎo)引層包含多個(gè)光轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu),其經(jīng)配置以將至少一個(gè)IR源發(fā)射的光重 新引導(dǎo)到遮蓋第一光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū)域中。
[0012] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一新穎方面可以在一種感測遮蓋光導(dǎo)引層的一或 多個(gè)物體的方法中實(shí)施,所述方法包括:用紅外(IR)光照射遮蓋光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū) 域;將通過一或多個(gè)遮蓋物體反射的IR光重新引導(dǎo)到光導(dǎo)引層中并且朝向多個(gè)IR光傳感 器,其中在光導(dǎo)引層與多個(gè)IR光傳感器之間設(shè)置掩蔽結(jié)構(gòu);測量指示入射到IR光傳感器上 的IR光的一或多個(gè)信號;以及分析經(jīng)測量的一或多個(gè)信號以評估一或多個(gè)遮蓋物體的位 置。
[0013] 在一些實(shí)施方案中,掩蔽結(jié)構(gòu)可包含以間隙隔開的掩蔽結(jié)構(gòu)的周期性陣列。在至 少第一其它實(shí)施方案中,分析經(jīng)測量的信號以評估一或多個(gè)遮蓋物體的位置可包含:識別 在經(jīng)測量的一或多個(gè)信號中局部極大值的位置;以及基于延伸穿過局部極大值的位置及間 隙中的一者的中心的投射評估一或多個(gè)遮蓋物體中的一者的位置。在至少第二其它實(shí)施方 案中,分析經(jīng)測量的信號以評估一或多個(gè)遮蓋物體的位置可包含生成一或多個(gè)遮蓋物體的 位置的概率圖。在一些實(shí)施方案中,照射遮蓋光導(dǎo)引層的第一表面的區(qū)域可包含用經(jīng)調(diào)制 IR光照射所述區(qū)域。
[0014] 在附圖及下文描述中闡述本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。 盡管本發(fā)明中所提供的實(shí)例主要是基于EMS及MEMS的顯示器的方面來描述,但本文中所提 供的概念可適用于其它類型的顯示器,例如液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管("0LED")顯示器 及場發(fā)射顯示器。其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將從描述、圖式及權(quán)利要求書而變得顯而易見。應(yīng) 注意,以下各圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說明】
[0015] 圖1為描繪干涉式調(diào)制器(HTOD)顯示裝置的一系列顯示元件或顯示元件陣列中 的兩個(gè)鄰近的MOD顯示元件的等角視圖說明。
[0016] 圖2為說明并有基于頂OD的顯示器的電子裝置的系統(tǒng)框圖,所述基于頂OD的顯 示器包含頂OD顯示元件的三元件乘三元件陣列。
[0017] 圖3示出包含前光系統(tǒng)以提供對顯示器的補(bǔ)充照射的顯示裝置的實(shí)例的橫截面 視圖的側(cè)面橫截面。
[0018] 圖4示出可以用來檢測一或多個(gè)遮蓋物體的光學(xué)傳感器系統(tǒng)的實(shí)例。
[0019] 圖5示出光學(xué)傳感器系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的俯視平面圖。
[0020] 圖6A為圖5的光學(xué)傳感器系統(tǒng)的部分6的詳細(xì)截面視圖。
[0021] 圖6B示意性地說明一種基于局部極大量的入射光的測量評估遮蓋物體的位置的 方法。
[0022] 圖7A示出表示光學(xué)傳感器系統(tǒng)的近場區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)遮蓋物體的模擬信號的實(shí) 例。
[0023] 圖7B示出響應(yīng)于圖7A的模擬信號轉(zhuǎn)向到光導(dǎo)引層中的某些光線的實(shí)例。
[0024] 圖7C示出指示響應(yīng)于圖7A的模擬信號沿著傳感器系統(tǒng)的一側(cè)的光強(qiáng)度的曲線圖 的實(shí)例。
[0025] 圖8A及8B示出感測滑動手勢的實(shí)施方案。
[0026] 圖9示出結(jié)合前光裝置使用的光學(xué)感測系統(tǒng)的實(shí)例。
[0027] 圖10示出說明使用近場光學(xué)感測系統(tǒng)的感測方法的流程圖的實(shí)例。
[0028] 圖IlA及IlB為說明包含多個(gè)頂OD顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)方塊圖。
[0029] 各個(gè)圖式中的相同參考標(biāo)號及名稱指示相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 以下描述涉及出于描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面的目的的某些實(shí)施方案。然而,所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識到,可以許多不同方式應(yīng)用本文中的教示。所描述的實(shí)施方案可 在可經(jīng)配置以顯示圖像的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)施,而不論圖像是在運(yùn)動中(例如,視 頻)還是靜止的(例如,靜態(tài)圖像),且不論圖像為文字的、圖形的還是圖片的。更確切地 說,預(yù)期所描述的實(shí)施方案可包含在多種電子裝置中或與其相關(guān)聯(lián),例如但不限于:移動電 話、具多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩式電話、移動電視接收器、無線裝置、智能電話、BiuelooihS; 裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本 計(jì)算機(jī)、智能筆記本計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描器、傳真裝置、全球定位系統(tǒng) (GPS)接收器/導(dǎo)航儀、攝像機(jī)、數(shù)字媒體播放器(例如,MP3播放器)、便攜式攝像機(jī)、游戲 控制臺、腕表、時(shí)鐘、計(jì)算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置(例如,電子閱讀器)、 計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器(包含里程表及速度計(jì)顯示器等)、駕駛艙控制和/或顯示器、 攝像機(jī)景觀顯示器(例如,車輛中的后視攝像機(jī)的顯示器)、電子照片、電子布告板或標(biāo)牌、 投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、微波、冰箱、立體聲系統(tǒng)、盒式記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、 VCR、收音機(jī)、便攜式存儲器芯片、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗
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