專利名稱：：三維交互式顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及三維交互式顯示器，S卩，例如，適合于能進(jìn)行多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別的平板顯示器。
背景技術(shù)：
：多觸點(diǎn)傳感技術(shù)用于同時(shí)識別多個(gè)接觸點(diǎn)，其已在移動(dòng)電話、平板顯示技術(shù)等中廣泛利用。然而，過去大多數(shù)多觸點(diǎn)傳感裝置(如電容型多觸點(diǎn)平板電腦)(參見LEE,S.，BUXTON,W.，ANDSMITH,K.C.1985.Amulti-touchthree-dimensionaltouch-sensitivetablet.InACMSIGCHI,21-25)和觸摸型多觸點(diǎn)傳感器(參見HILLIS,W.D.1982.Ahigh-resolutionimagingtouchsensor.Int'I.J.ofRoboticsResearch1，2，33-44)沒有檢測遠(yuǎn)離屏幕位置的姿勢的能力。大多數(shù)的三維姿勢識別裝置使用相機(jī)來獲得空間信息。然而，在使用相機(jī)時(shí)，它需要相機(jī)和物體之間的空間來獲得圖像。因此，該技術(shù)不適合于薄型或移動(dòng)裝置，諸如平板電視、平板電腦、移動(dòng)電話和便攜式游戲裝置。在大部分相關(guān)研究中(參見MatthewHirsch,DouglasLanmanetal.AThin,Depth-SensingLCDfor3DInteractionusingLightFields,SIGGRAPHAsia,2009),多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別，通過使用液晶顯示器(IXD)作為雙向的掩模(mask)來實(shí)現(xiàn)，由此，在背光的擴(kuò)散板后面的相機(jī)能夠獲得位于屏幕前面的物體的圖像。然而，裝置需要在顯示器和相機(jī)之間較寬的空間以通過相機(jī)獲得圖像，從而不適合于薄型或移動(dòng)裝置。另一方面，在圖像檢測表面設(shè)置于背光后面時(shí)，難以利用發(fā)光二極管(LED)作為背光。這是因?yàn)椋琇ED或有機(jī)LED(OLED)基板通常是不透明的。此外，它可能無法使用更高強(qiáng)度、更高對比度、更寬視角或更高能量效率的顯示技術(shù)(諸如OLED顯示屏、等離子體顯示面板(PDP)和電子墨水顯示器)。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，過去未提出能夠進(jìn)行多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別的薄型三維交互式顯示器。因此，期望提供能夠進(jìn)行多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別的薄型三維交互式顯示器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種三維交互式顯示器，包括光源，被配置為用光照射要檢測的物體；光調(diào)制層，通過用來自光源的光照射物體所產(chǎn)生的散射光進(jìn)入該光調(diào)制層，該光調(diào)制層被配置為至少具有調(diào)制散射光的強(qiáng)度的功能；透明的光接收層，被配置為接收透過光調(diào)制層的光；以及顯示面板或背光板，其設(shè)置在關(guān)于透明的光接收層與光調(diào)制層相反的一側(cè)。通常，光源產(chǎn)生波長不與來自顯示面板或背光板的可見光重疊的光，即紫外光或紅外光。基本上，可以使用任何光源，只要光源產(chǎn)生探測光從而能夠檢測到接近三維交互式顯示器的屏幕的物體即可。光源優(yōu)選產(chǎn)生照射屏幕的前方的整個(gè)空間的光?；旧?，可以使用任何光調(diào)制層，只要光調(diào)制層成為針對于由于來自光源的光被接近屏幕的物體散射所產(chǎn)生的散射光的空間濾光器(掩模)。光調(diào)制層的非限制性的優(yōu)選示例是液晶面板。顯示面板沒有特別限制，只要能夠顯示圖像即可，并可以是有機(jī)發(fā)光二極管顯示面板、等離子體顯示面板、液晶顯示面板等。透明的光接收層具有設(shè)置有一個(gè)光接收元件(或通常地，多個(gè)光接收元件)的光接收元件陣列，從而可以接收透過光調(diào)制層的光。基本上，可以使用任何光接收元件，只要光接收元件能夠檢測由于來自光源的光被接近屏幕的物體散射所產(chǎn)生的散射光，并且可以根據(jù)需要選擇。優(yōu)選地，作為光接收元件，可以使用包含光電導(dǎo)體的光接收元件，該光電導(dǎo)體包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與包含具有長壽激勵(lì)狀態(tài)的色素的蛋白質(zhì)、有機(jī)色素和無機(jī)色素中的至少一種的復(fù)合物。設(shè)置有多個(gè)光接收元件。光接收元件可以設(shè)置于透明基板上，但是這并非必須。光接收元件可以設(shè)置于光調(diào)制層后面。通常在上述的光電導(dǎo)體中，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素、無機(jī)色素中的至少一種通過非共價(jià)或共價(jià)鍵彼此結(jié)合。通常，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體整體形成網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體通常是P型，但是它可以是η型。包含在蛋白質(zhì)內(nèi)的具有長壽激勵(lì)狀態(tài)色素的術(shù)語“長壽”表示熒光性或磷光性的色素所共有的長激勵(lì)壽命，該壽命通常是數(shù)十皮秒以上，但是不限于此。例如，蛋白質(zhì)是選自由電子傳遞蛋白質(zhì)(electrontransferprotein)、含輔酶蛋白質(zhì)、球蛋白、突光蛋白質(zhì)和突光蛋白質(zhì)的變種所構(gòu)成的組中的至少一種的蛋白質(zhì)。任何已知的電子傳遞蛋白質(zhì)可用作該電子傳遞蛋白質(zhì)。更具體地，所使用的電子傳遞蛋白質(zhì)可以是，包含金屬的電子傳遞蛋白質(zhì)或不包含金屬的(無金屬)電子傳遞蛋白質(zhì)。包含在電子傳遞蛋白質(zhì)內(nèi)的金屬優(yōu)選地是具有在d軌道或更高能軌道中的電子的過渡金屬(例如鋅或鐵)。作為有機(jī)色素或無機(jī)色素，任何已知的有機(jī)色素或無機(jī)色素都可以使用，并且可以根據(jù)需要選擇。根據(jù)需要，蛋白質(zhì)、有機(jī)色素和無機(jī)色素中的任何兩種或三種可以一起使用。為了提高機(jī)械強(qiáng)度，根據(jù)需要，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的復(fù)合物還可以包含具有比導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體更高的機(jī)械強(qiáng)度的其他聚合物。以這種方式，不需要用基板來支撐光電導(dǎo)體。通常，在上述光接收元件中，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體電連接在第一電極和第二電極之間。根據(jù)需要，光電導(dǎo)體以及第一電極和第二電極可以形成在用于機(jī)械支撐的基板上?；蹇梢允峭该鞯幕虿煌该鞯?。例如，為了設(shè)置對可見光是透明的光接收元件(其可以認(rèn)為是光電轉(zhuǎn)換元件)，使基板、第一電極和第二電極對可見光是透明的。通常，在上述的光電導(dǎo)體的制造方法中，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素和無機(jī)色素中的至少一種通過非共價(jià)或共價(jià)鍵彼此結(jié)合。例如，可以通過使用包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的溶液，來制備導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的復(fù)合物。可選地，可以通過將接頭(linker)添加到包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的溶液中，并使用接頭結(jié)合導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素，然后通過使用所得溶液，來制備復(fù)合物?？蛇x地，可以通過包含用于形成導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體的單體和上述色素的溶液的電化學(xué)聚合由單體制備導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體，將脫輔蛋白質(zhì)添加到該溶液中，在溶液中形成具有色素的蛋白質(zhì)，然后通過使用該溶液，從而制備該復(fù)合物。通常在光接收的元件的制造方法中，在基板上形成第一電極和第二電極，在所得基板上以導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體電連接在第一電極和第二電極之間的方式形成光電導(dǎo)體。在上述的本發(fā)明中，在用來自光源產(chǎn)生的光照射接近屏幕的物體所產(chǎn)生的散射光進(jìn)入光調(diào)制層時(shí)，光調(diào)制層空間地調(diào)制光的強(qiáng)度?？臻g調(diào)制后的光進(jìn)入透明的光接收層，并且該光被接收。以這種方式，可以在不使用透鏡的情況下，在光接收表面上形成物體的圖像。此外，與使用透鏡形成圖像的情況相比，光調(diào)制層和透明的光接收層之間的距離可以短得多。在使用顯示面板時(shí)，圖像能在顯示面板上顯示。在使用背光板時(shí)，光調(diào)制層自身可以用作顯示面板。如果光接收元件是包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與包含具有長壽激勵(lì)狀態(tài)的色素的蛋白質(zhì)、有機(jī)色素和無機(jī)色素中的至少一種的復(fù)合物的光電導(dǎo)體，則在光進(jìn)入光電導(dǎo)體時(shí)，包含在蛋白質(zhì)內(nèi)的色素、有機(jī)色素或無機(jī)色素吸收光子以產(chǎn)生電子空穴對。該電子空穴對變成電荷分離的，并且其中的一個(gè)從蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素注入到導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體中(光摻雜，photodoping),而另一個(gè)則定位于蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的鄰近。例如，該電子空穴對的空穴注入到導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體，而電子位于蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的鄰近。導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體電連接在第一電極和第二電極之間。當(dāng)在第一電極和第二電極之間施加偏置電壓時(shí)，注入到導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體中的電子或空穴透過導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體，從而光電流在第一電極和第二電極之間流動(dòng)。如果使用導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)的復(fù)合物，則構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽用作電子或空穴的勢壘，防止包含在一種蛋白質(zhì)內(nèi)的色素產(chǎn)生的電子或空穴與包含在另一種蛋白質(zhì)內(nèi)的色素產(chǎn)生的空穴或電子因?yàn)樵俳Y(jié)合(復(fù)合)而消失。在沒有光進(jìn)入包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與蛋白質(zhì)、有機(jī)色素或無機(jī)色素的復(fù)合物的光電導(dǎo)體時(shí)，該光電導(dǎo)體的行為與絕緣體相同。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，可以提供能夠進(jìn)行多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別的薄型三維交互式顯示器。特別是在光接收元件包含含有導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與至少一種含有具有長壽激勵(lì)狀態(tài)的色素的蛋白質(zhì)的復(fù)合物的光電導(dǎo)體時(shí)，能夠防止光學(xué)激勵(lì)的載流子的再結(jié)合及消失，增加光接收的效率，并且提供具有高靈敏度的光接收元件。因此，可以通過使用良好的光接收元件形成透明的光接收層，提供高性能三維交互式顯示器。本發(fā)明的上述以及其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下文中對如附圖所示的最佳模式實(shí)施方式的詳細(xì)描述而表現(xiàn)得更為明顯。圖I是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的示意圖；圖2A和圖2B是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的操作原理的示意圖；圖3A和圖3B是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的操作原理的示意圖；圖4是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的操作原理的示意圖；圖5是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的顯示面板的發(fā)射光譜以及透明的光接收層中的光接收元件的吸收光譜的示例的示意圖；圖6是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的透明的光接收層中的光接收元件所用的光電導(dǎo)體的示意圖7是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件所用的光電導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示例的示意圖8是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件所用的光電導(dǎo)體的另一結(jié)構(gòu)示例的示意圖9是說明了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件所用的光電導(dǎo)體的制造方法的示例的示意圖10是說明了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件所用的光電導(dǎo)體的制造方法的示例的示意圖11是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件所用的光電導(dǎo)體的另一示例的示意圖12是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件的示意圖13是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件的具體構(gòu)造示例的示意圖14是示出了光電流產(chǎn)生測試所用的光接收元件的俯視圖15是示出了圖14中所示的光接收元件的梳狀電極區(qū)域的放大的俯視圖16A和圖16B是示出了圖14中所示的光接收元件的光電流作用譜的測量結(jié)果、以及示出了光電流對偏置電壓的依賴關(guān)系的示意圖17是示出了鋅原卟啉和聚苯胺的復(fù)合物的光電流作用譜的測量結(jié)果的示意圖18是示出了鋅取代的細(xì)胞色素c和聚苯胺的復(fù)合物的光電流作用譜的測量結(jié)果的不意圖19A和圖19B是示出了鋅原卟啉和聚苯胺的復(fù)合物以及鋅取代細(xì)胞色素c和聚苯胺的復(fù)合物的光電流和開/關(guān)比彼此相比較的示意圖20是示出了鋅取代細(xì)胞色素c和聚苯胺的復(fù)合物的光電流作用譜的測量結(jié)果的不意圖21是示出了光接收元件的光電流的測量結(jié)果的示意圖，其中光接收元件是使用由導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與其他的添加聚合物制造的光電導(dǎo)體所制備的；圖22是示出了在透明的光接收層中光接收元件陣列的第一示例的俯視圖23是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件的另一的示例的示意圖24A和圖24B是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件陣列的第二示例的電路圖和截面圖25是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件陣列的第三示例的電路圖26是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中透明的光接收層中光接收元件陣列的第四示例的電路圖27是示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的應(yīng)用的框圖28A和圖28B是示出了圖27中所示的三維交互式顯示器的待機(jī)模式和捕獲模式的示意圖29是示出了第二實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的示意圖30是示出了第三實(shí)施方式中的三維交互式顯示器的示意圖31是示出了第三實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中物體的空間不確定性與物體距離屏幕的高度之間的依賴關(guān)系的示意圖32是示出了第三實(shí)施方式的三維交互式顯示器中從屏幕的半球形物體的離散化建模的示意圖33A和圖33B是在第三實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中通過用作光調(diào)制層的液晶面板的液晶掩模投射在透明的光接收層的光接收表面上的示意性概略圖；以及圖34A和圖34B是在第三實(shí)施方式中的三維交互式顯示器中通過光接收元件接收光所獲得的示意性的圖像，該光通過用作光調(diào)制層的液晶面板的液晶掩模照射在透明的光接收層的光接收表面上。具體實(shí)施方式以下，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。將按照以下順序進(jìn)行描述。I.第一實(shí)施方式(三維交互式顯示器)2.第二實(shí)施方式(三維交互式顯示器)3.第三實(shí)施方式(三維交互式顯示器)(I.第一實(shí)施方式)[三維交互式顯示器]圖I示出了第一實(shí)施方式中的三維交互式顯示器。如圖I所示，三維交互式顯示器包括被配置為產(chǎn)生紫外光或紅外光的光源11、光調(diào)制層12、透明的光接收層13和顯不面板14。光調(diào)制層12，透明的光接收層13和顯不面板14通常按該順序彼此平行設(shè)置。光調(diào)制層12和透明的光接收層13以預(yù)定距離彼此分離。透明的光接收層13和顯示面板14可以直接彼此接觸，或可以以預(yù)定距離彼此分離。光源11用于通過包括紫外光或紅外光的探測光16照射物體15，從而檢測與三維交互式顯示器的屏幕的前方(例如光調(diào)制層12的前面)相接近的物體15。光源11可以是點(diǎn)光源或線光源，并且可以是燈、發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器中的任一種。光源11設(shè)置在光調(diào)制層12外圍的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中。為了準(zhǔn)確地檢測與光調(diào)制層12的前面相接近的物體15，最期望將光源11設(shè)置為在從光調(diào)制層12的前方觀看時(shí)，通過探測光16照射光調(diào)制層12的前方的整個(gè)面。探測光16的強(qiáng)度基本上是任意的，只要通過探測光16照射物體15產(chǎn)生的散射光17能夠透過光調(diào)制層12、進(jìn)入透明的光接收層13并且被檢測到，但是優(yōu)選盡量選擇低強(qiáng)度。用紫外光或紅外光的探測光16照射遠(yuǎn)離屏幕的位置的物體15所產(chǎn)生的散射光17能夠進(jìn)入光調(diào)制層12。光調(diào)制層12用作單向或雙向掩模以空間地調(diào)制光強(qiáng)度。換言之，光調(diào)制層12是進(jìn)入光調(diào)制層12的散射光17和來自顯示面板14的光的空間濾光器。在光調(diào)制層12中，單元12a以二維陣列方式設(shè)置，并且能通過電信號獨(dú)立地控制光的透射/不透射。光調(diào)制層12優(yōu)選是多個(gè)液晶單元以二維陣列方式設(shè)置的液晶面板。液晶單元具有包括一對彼此垂直設(shè)置的偏光軸的偏光濾光器，并且液晶介于其間。如果光調(diào)制層12是液晶面板，則來自三維交互式顯示器的屏幕的前方的物體15的散射光17或來自顯示面板14的光，進(jìn)入光調(diào)制層12,并且通過一個(gè)偏光濾光器成為線性偏振光。在偏振光透過液晶時(shí),偏光軸與該一個(gè)偏光濾光器的偏光軸正交的另一偏光濾光器抑制其透射。將電場施加于各個(gè)液晶單元，能夠?qū)⒏鱾€(gè)液晶單元內(nèi)的液晶分子以特定方向配置，其使得能夠旋轉(zhuǎn)入射光的偏振光面。因此，各個(gè)液晶單元的透射率能夠被控制以用于強(qiáng)度調(diào)制。透明的光接收層13具有透明基板13a以及以二維陣列方式設(shè)置于其上的光接收元件D(像素)。光接收表面是形成二維陣列的光接收元件D的表面。透明的光接收層13用于檢測用包括紫外光或紅外光的探測光16照射在三維交互式顯示器的屏幕的前方的物體15時(shí)所產(chǎn)生的包括紫外光或紅外光的散射光17。散射光17的透射能夠通過光調(diào)制層12控制，從而通過散射光17，物體15的圖像能夠從彼此不同角度的方向在光接收表面上形成。在這種情況下，光接收元件D的吸收光譜優(yōu)選地與顯示面板14的發(fā)光光譜不相重疊，或如果重疊，則以最小量重疊。即，光接收元件D的吸收光譜具有紫外光或紅外光波段的吸收波段，另一方面，顯示面板14的發(fā)光光譜具有在可見光波段中的發(fā)光峰。因此，能夠防止光接收元件D(即，透明的光接收層13的光接收表面)上形成的圖像和在顯示面板14上顯示的圖像之間的干涉。光接收元件D將在下面描述。顯示面板14具有基板14a以及在其上以二維陣列方式設(shè)置的像素P。顯示面板14用于通過用電信號控制像素P來顯示預(yù)期的圖像。顯示面板14的非限制性的示例有OLED顯示面板、等離子體顯示面板(PDP)以及液晶顯示(IXD)面板。在使用液晶顯示(IXD)時(shí)，在其后側(cè)設(shè)置背光。例如，顯示面板14假設(shè)是液晶面板。在這種情況下，光調(diào)制層12，例如液晶面板，僅用作具有控制來自物體15的散射光17的透射率的掩模的功能的單向光調(diào)制器。光調(diào)制層12的各個(gè)單元12a的尺寸和位置，可以與顯示面板14的各個(gè)像素P的相同，但是這并非必須的。這是因?yàn)?，光調(diào)制層12用于使用來自物體15的散射光17形成物體15的圖像，而顯示面板14僅用于顯示圖像。因此，顯示面板14可以保持高分辨率，而光調(diào)制層12和透明的光接收層13可以保持低分辨率。[三維交互式顯示器的操作]光調(diào)制層12和透明的光接收層13可以作為無透鏡的相機(jī)的一個(gè)單元來考慮。來自屏幕的前方的物體15的散射光17由光調(diào)制層12空間地調(diào)制，并且被透明的光接收層13接收，從而在光接收表面形成圖像。在圖2A中示出了示例。如圖2A所示，最簡單的透鏡相機(jī)是針孔相機(jī)。通過控制光調(diào)制層12的單元12a的透射率，能夠形成針孔陣列，即針孔相機(jī)陣列。針孔掩模的示例的俯視圖在圖2B中示出。如圖2B所示，單元12a中只有一個(gè)是透明的(圖2B中顯示為白色)，而其他的單元12a是不透明(圖2B中顯示為黑色)。針孔相機(jī)陣列能夠獲得在三維交互式顯示器的前面的從彼此不同的角度方向的圖像。因此，能夠再生物體15的三維輪廓。此外，物體15(例如，手指和手掌)的三維姿勢可以由圖案識別算法提供。另一方面，使用針孔作為掩模的缺點(diǎn)是，光調(diào)制層12變得幾乎不透明，并且遮斷大部分來自顯示面板14的光。在這方面，已發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)的針孔相機(jī)即所謂的遮蔽場法(shieldfeldmethod)對于在獲得較大的透明區(qū)域以用于顯示圖像時(shí)提供圖像來說是有效的。掩模圖案的示例是改進(jìn)的均勻冗余陣列(MURA)，如圖3A所示，1978年提出(參見Fenimoreetal.Codes1978.Codesapertureimagingwithuniformlyredundantarrays.Appl.Optics17，3，pp337_347，2009)。圖3B示出了編碼的掩模的俯視圖的示例。如圖3B所示，其形成復(fù)雜圖案，包括透明單元12a(圖3B中顯示為白色)和不透明單元12a(圖3B中顯不為黑色)。圖案化的掩模能夠顯著地增加來自顯示面板14的光的開口率。然而，被掩模的區(qū)域保持暗。優(yōu)選地，在這種情況下動(dòng)態(tài)地調(diào)制掩模。圖案化的掩模的動(dòng)態(tài)調(diào)制的示例在圖4中示出。如圖4所示，在具有彼此相反的透明區(qū)域和不透明區(qū)域的兩個(gè)掩模圖案I和2周期地切換時(shí)，能夠抑制特定圖案的暗區(qū)域的陰影效應(yīng)。然后，將描述三維交互顯示面板的節(jié)能模式。為了提高亮度，并且節(jié)省三維交互式顯示面板的電力，可以引進(jìn)待機(jī)模式，使得光調(diào)制層12的所有的單元12a保持透明。在待機(jī)模式下，光調(diào)制層12整體保持透明。在物體15接近三維交互式顯示器的屏幕時(shí)，來自光源11的紫外光或紅外光的探測光16被物體15散射所產(chǎn)生的紫外光或紅外光的散射光17，通過光調(diào)制層12而被透明的光接收層13檢測到。這樣，三維交互式顯示器立即切換至圖4中所示的傳感模式。特別地，待機(jī)模式適合于在移動(dòng)裝置(諸如移動(dòng)電話)中減少信號處理負(fù)擔(dān)從而節(jié)省電力。此外，在待機(jī)模式下，能夠提供更高的亮度，從而三維交互式顯示器適合于觀看視頻圖像。接下來，將詳細(xì)描述透明的光接收層13。如上所述，為了防止與來自顯示面板14的可見光的干涉，光接收元件D的吸收光譜優(yōu)選地與顯示面板14的發(fā)光光譜不相重疊，或如果重疊，則以最小量重疊。來自顯示面板14的發(fā)光光譜以及光接收元件D的吸收光譜的示例在圖5中示出。[光接收元件D的構(gòu)造]基本上，可以使用任何光接收元件作為光接收元件D，只要能夠檢測紫外光或紅外光即可。在這里，將描述使用本發(fā)明人開發(fā)的新型光電導(dǎo)體的光接收元件。[光電導(dǎo)體]圖6不出了光電導(dǎo)體的第一不例。如圖6所示，光電導(dǎo)體包含網(wǎng)絡(luò)狀導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與一個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)22的復(fù)合物。處于長壽激勵(lì)狀態(tài)的蛋白質(zhì)22被取向?yàn)轭A(yù)定位置，其發(fā)光中心作為色素22a被多肽22b包覆。通常，導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21和蛋白質(zhì)22彼此共價(jià)或非共價(jià)鍵合。例如，非共價(jià)鍵合是通過靜電相互作用、范德華相互作用、氫鍵相互作用或電荷轉(zhuǎn)移相互作用的鍵合。導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與蛋白質(zhì)22可以通過接頭(圖中未示出)彼此結(jié)合。光電導(dǎo)體的整體形狀沒有特別限制，可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇，但是例如可以是膜或板狀。光電導(dǎo)體的表面形狀也是任意的，例如可以凹入、凸出或不規(guī)則的(既有凹入也有凸出)。而且，光電導(dǎo)體的平面形狀沒有特別限制，可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇，但是例如可以是多邊形的(三角形、四邊形、五邊形、六邊形等)、圓形或橢圓形。導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與蛋白質(zhì)22的混合比(質(zhì)量比或重量比)沒有特別限制，可以根據(jù)希望的光電導(dǎo)體的光電導(dǎo)性適當(dāng)?shù)剡x擇。通常，相對于導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21，蛋白質(zhì)22的存在量較大，這導(dǎo)致光電導(dǎo)性的增加。導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21可以是P型或η型聚合物。導(dǎo)電聚合物大概地分成烴類導(dǎo)電聚合物和含雜原子導(dǎo)電聚合物。烴類導(dǎo)電聚合物的示例包括聚乙炔、聚苯CN102929439A書明說8/26頁撐、聚苯乙撐、聚并苯、聚苯乙炔、聚二乙炔、聚萘等。含雜原子導(dǎo)電聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚噻嗯乙撐、多甘菊環(huán)烴、聚異硫茚等。包含被多肽22b包覆的色素22a的蛋白質(zhì)22的示例，包括被修飾以表現(xiàn)熒光性或用熒光化合物修飾的以下各種蛋白質(zhì)。也能使用如下蛋白質(zhì)(架構(gòu)氨基酸殘基被化學(xué)修飾)的衍生物或其變種(架構(gòu)氨基酸殘基的一部分由其他氨基酸殘基取代)。(I)細(xì)胞色素c類(電子傳遞蛋白質(zhì))細(xì)胞色素C、細(xì)胞色素C1、細(xì)胞色素C2、細(xì)胞色素C3、細(xì)胞色素C4、細(xì)胞色素C5、細(xì)胞色素C6、細(xì)胞色素C7、細(xì)胞色素C8、細(xì)胞色素c'、細(xì)胞色素c"、細(xì)胞色素CL、細(xì)胞色素CM、細(xì)胞色素CS、細(xì)胞色素C544、細(xì)胞色素C545、細(xì)胞色素C546、細(xì)胞色素C547、細(xì)胞色素C548、細(xì)胞色素C549、細(xì)胞色素C55tl、細(xì)胞色素C551、細(xì)胞色素C551.5、細(xì)胞色素C552、細(xì)胞色素C553、細(xì)胞色素C554、細(xì)胞色素C555、細(xì)胞色素C556、細(xì)胞色素C557、細(xì)胞色素C558、細(xì)胞色素C559、細(xì)胞色素c56(l、細(xì)胞色素C561、細(xì)胞色素C562、細(xì)胞色素C563等。(2)細(xì)胞色素b類(電子傳遞蛋白質(zhì))細(xì)胞色素b、細(xì)胞色素Id1、細(xì)胞色素b2、細(xì)胞色素b3、細(xì)胞色素b4、細(xì)胞色素b5、細(xì)胞色素b6、細(xì)胞色素b7、細(xì)胞色素b8、細(xì)胞色素b9、細(xì)胞色素b55(l、細(xì)胞色素b551、細(xì)胞色素b552、細(xì)胞色素b553、細(xì)胞色素b554、細(xì)胞色素b555、細(xì)胞色素b556、細(xì)胞色素b557、細(xì)胞色素b558、細(xì)胞色素b559、細(xì)胞色素b56(l、細(xì)胞色素b561、細(xì)胞色素b562、細(xì)胞色素b563、細(xì)胞色素b564、細(xì)胞色素b565、細(xì)胞色素b566、細(xì)胞色素b567、細(xì)胞色素b568、細(xì)胞色素b569、細(xì)胞色素P45tl等。(3)細(xì)胞色素a類(電子傳遞蛋白質(zhì))細(xì)胞色素a、細(xì)胞色素B1、細(xì)胞色素a2、細(xì)胞色素a3、細(xì)胞色素O、細(xì)胞色素O3等。(4)其他電子傳遞蛋白質(zhì)鐵氧化還原蛋白、紅素氧還蛋白、質(zhì)體藍(lán)素、天青蛋白、偽天青蛋白、漆樹藍(lán)蛋白質(zhì)、硫氧還蛋白等。(5)包含以下輔酶的蛋白質(zhì)核苷酸類的輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)、黃素腺嘌呤核苷酸(FADH)、黃素單核苷酸(FMN)等；苯醌類的輔酶泛醌、質(zhì)體醌、甲基萘醌類、卡爾里苯醌、輔酶F420、深紅醌等；以及卟啉類的輔酶HEM(黑素細(xì)胞)、葉綠素、脫鎂葉綠素、二氫卟酚等。(6)球蛋白:肌紅蛋白、血紅蛋白、神經(jīng)球蛋白、細(xì)胞球蛋白等。(7)熒光蛋白質(zhì)和變型綠色突光蛋白質(zhì)(GFP)、DsRed、Kusabira橙、TagBFP(來自Evrogen公司)、來自Clontech公司的果實(shí)突光蛋白質(zhì)(http://catalog,takara-bio.co.jp/clontech/product/basic_info.aspunitid=U100005040)、來自MBL公司的CoralHue系列產(chǎn)品(https://ruo.mbl.co.jp/product/fIprotein/)等。熒光化合物的示例包括如下熒光性色素-4-乙酰氨基-4'-異硫氰酸根合芪_2，2’-二磺酸-吖啶及其衍生物，如吖唳、吖啶橙、吖啶黃、吖啶紅和吖啶異硫氰酸鹽、11-5-(2/_氨乙基)氨基萘-I-磺酸(EDANS)-4-氨基-N-[3-(乙烯基磺基)苯基]萘二甲酰亞胺基_3，5-二磺酸(金星黃VS)-N-(4-苯胺基-I-萘基)馬來酰亞胺-蒽基酰胺-亮黃_香素和香素衍生物，如香素、7_氛基_4_甲基香素(AMC,香素120)和7-氨基-4-三氟甲基香豆素(香豆素151)-花青及其衍生物,如花青、花青3、花青5、花青5.5以及花青7-4'，6_二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)-5'，5〃-二溴代鄰苯三酚_磺酞(溴代鄰苯三酚紅)-7-二乙基氨基_3-(4'-異硫氰酸根合苯基)_4_甲基香豆素-二乙基氨基香豆素-二乙基三氨基五乙酸酯-4，4'_二異硫氰酸根合二氫化芪-2,2'_二磺酸-4,4'-二異硫氰酸根合芪_2，2'-二磺酸-5-[二甲基氨基]萘-I-磺酰氯(DNS，丹酰氯)-4-(4/_二甲基氨苯基偶氮)苯甲酸(DABCYL)-4-二甲基氨苯基偶氮苯基-4'-異硫氰酸鹽(DABITC)-曙紅及其衍生物如曙紅和曙紅異硫氰酸鹽-赤蘚紅及其衍生物如赤蘚紅B和赤蘚紅異硫氰酸鹽-熒光素及其衍生物，如溴乙非啶、5-羧基熒光素(FAM)、5-(4，6_二氯三吖嗪-2-基)氨基熒光素(DTAF)、2’7'-二甲氧基-4'5’-二氯-6-羧基熒光素(J0E)、異硫氰酸熒光素(FITC)、氯三吖嗪基熒光素、萘并熒光素和QFITC(XRITC)0119]_熒光胺0120]-IR1440121]-IR14460122]-綠色熒光蛋白質(zhì)(GFP)0123]-珊瑚衍生物的熒光蛋白質(zhì)(RCFP)0124]-麗絲胺(商品名)0125]_麗絲胺若丹明、黃色熒光0126]-堿性孔雀綠異硫氰酸鹽0127]-4-甲基羥基香豆素0128]-鄰甲酚酞0129]-硝基酪氨酸0130]_副品紅0131]_尼爾紅0132]-俄勒岡綠0133]-酚紅0134]-B-藻紅素-鄰苯二醛-芘以及其衍生產(chǎn)物，如芘、芘酪酸和I-芘丁酸琥珀酰亞胺基酯-活性紅4(汽巴(商品名)亮紅3B-A)-若丹明及其衍生物，如6-羧基-X-若丹明(R0X)、6_羧基若丹明(R6G)、4，7_二氯若丹明麗絲胺、若丹明-B-磺酰氯、若丹明(Rhod)、若丹明B、若丹明123、若丹明X異硫氰酸鹽、磺基若丹明B、磺基若丹明101、磺基若丹明101的磺酰氯衍生物(得克薩斯紅色)、N，N，N'，N'_四氨基-6-羧基若丹明(TAMRA)、四甲基若丹明和四甲基若丹明異硫氰酸鹽(TRITC)_核黃素-玫紅酸和鋱螯合衍生物-咕噸-以上化合物的組合。除上面的化合物之外，可以使用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他熒光色素，諸如MolecularProbes(Eugene,俄亥俄州，美國)和Excitors(Dayton,俄亥俄州，美國)公司生產(chǎn)的那些或它們的組合。例如，例如為了光電導(dǎo)體的機(jī)械支撐，可以根據(jù)需要，在基板上形成光電導(dǎo)體?？梢愿鶕?jù)需要適當(dāng)選擇任何已知的基板作為基板，其可以是透明基板或不透明基板。透明基板的材料根據(jù)需要適當(dāng)?shù)剡x擇，但是例如，其可以是透明的無機(jī)材料(如石英或玻璃)或透明塑料。優(yōu)選使用透明塑料基板作為柔性的透明基板。透明塑料的示例包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、醋酸纖維素、溴化苯氧基樹脂、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯乙烯、多芳基化合物、聚砜、聚烯烴等。例如，將硅基板用作不透明基板。圖7示意性地示出了導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與蛋白質(zhì)22通過非共價(jià)鍵彼此結(jié)合的狀態(tài)的示例?？蛇x地，圖8示意性地示出了導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與蛋白質(zhì)22通過接頭23彼此結(jié)合的狀態(tài)的示例。根據(jù)導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21與蛋白質(zhì)22而適當(dāng)選擇的已知的接頭可用作接頭23。具體地，能夠使用如下接頭。(I)通過胺-胺鍵將導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體21結(jié)合至蛋白質(zhì)22_戊二醛(反應(yīng)基醛基)[化學(xué)式I]權(quán)利要求1.一種三維交互式顯示器，包括光源，被配置為用光照射要檢測的物體；光調(diào)制層，通過用來自所述光源的光照射所述物體所產(chǎn)生的散射光進(jìn)入所述光調(diào)制層，所述光調(diào)制層被配置為至少具有調(diào)制所述散射光的強(qiáng)度的功能；透明的光接收層，被配置為接收透過所述光調(diào)制層的光；以及顯示面板和背光板之一，設(shè)置在關(guān)于所述透明的光接收層與所述光調(diào)制層相反的一側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維交互式顯示器，其中，所述光源產(chǎn)生紫外光或紅外光。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維交互式顯示器，其中，所述光源被配置為使得所述光源產(chǎn)生的所述紫外光或所述紅外光照射所述三維交互式顯示器的屏幕前方的整個(gè)空間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維交互式顯示器，其中，所述光調(diào)制層是液晶面板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維交互式顯示器，其中，所述顯示面板是有機(jī)發(fā)光二極管顯示面板、等離子體顯示面板或液晶顯示面板。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維交互式顯示器，其中，所述透明的光接收層包括配置有多個(gè)光接收元件的光接收元件陣列，每個(gè)光接收元件均具有光電導(dǎo)體，所述光電導(dǎo)體包含導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與包含具有長壽命激勵(lì)狀態(tài)的色素的蛋白質(zhì)、有機(jī)色素和無機(jī)色素中的至少一種的復(fù)合物。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維交互式顯示器，其中，所述導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體電連接在第一電極和第二電極之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維交互式顯示器，其中，所述導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體與所述蛋白質(zhì)、所述有機(jī)色素和所述無機(jī)色素中的至少一種通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵彼此結(jié)合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維交互式顯示器，其中，所述導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體形成網(wǎng)絡(luò)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維交互式顯示器，其中，所述色素是熒光性或磷光性的。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三維交互式顯示器，其中，所述蛋白質(zhì)是選自包括電子傳遞蛋白質(zhì)、含輔酶蛋白質(zhì)、球蛋白、熒光蛋白質(zhì)和熒光蛋白質(zhì)的變種的組中的至少一種蛋白質(zhì)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的三維交互式顯示器，其中，所述復(fù)合物還包含機(jī)械強(qiáng)度比所述導(dǎo)電聚合物和/或高分子半導(dǎo)體高的其他聚合物。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的三維交互式顯示器，其中，所述光電導(dǎo)體、所述第一電極和所述第二電極形成在基板上。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的三維交互式顯示器，其中，所述基板、所述第一電極和所述第二電極是透明的。15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三維交互式顯示器，其中，來自所述光源的光的強(qiáng)度被設(shè)置為使得通過用所述光照射所述物體而產(chǎn)生的散射光能夠透過所述光調(diào)制層、進(jìn)入所述透明的光接收層并被檢測到。全文摘要本發(fā)明提供了一種薄型三維交互式顯示器，其能夠進(jìn)行多觸點(diǎn)傳感和三維姿勢識別。該三維交互式顯示器包括光源(11)，用于用光照射要檢測的物體(15)；光調(diào)制層(12)，通過用來自光源(11)的光(16)照射物體(15)所產(chǎn)生的散射光(17)進(jìn)入光調(diào)制層(12)，光調(diào)制層(12)至少用于調(diào)制散射光(17)的強(qiáng)度；透明的光接收層(13)，用于接收透過光調(diào)制層(12)的光；以及顯示面板(14)或背光板，設(shè)置在關(guān)于透明的光接收層(13)與光調(diào)制層(12)相反的一側(cè)。透明的光接收層(13)具有光接收元件(D)的二維陣列。文檔編號G02F1/1333GK102929439SQ201210157508公開日2013年2月13日申請日期2012年5月18日優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日發(fā)明者羅瑋,戶木田裕一,后藤義夫,山田齊爾,中丸啟申請人:索尼公司