專利名稱：顯示面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示面板。所述顯示面板例如可以用于檢測在集成TFT的光敏感區(qū)陣列上的傾斜入射光，從而應(yīng)用于在顯示面板表面之上或之下的一個或多個用戶控制的筆/ 指尖/散射目標(biāo)的位置的三維檢測。
背景技術(shù)：
US28150913Al(Carr & Ferrell LLP)該專利描述了一種獨(dú)立的基于光學(xué)投射的設(shè)計(jì)，在此設(shè)計(jì)中圖像被投影到屏幕上，同時(shí)照相機(jī)檢測被照亮的目標(biāo)與投影圖像的相互作用時(shí)。照相機(jī)的觀察區(qū)域(field of view)允許用戶在相對于投影圖像的一定距離范圍內(nèi)操作。然而，由于光學(xué)配置，整個系統(tǒng)具有相當(dāng)大的體積。W028065601A2(Philips Electronics)該專利描述了一種具有定向照明的手持點(diǎn)選裝置，在不同位置處的一組檢測器檢測所述定向照明，以實(shí)現(xiàn)對顯示器屏幕上呈現(xiàn)的目標(biāo)的3D控制。US28007542A1(ffinthrop Shaw Pittman LLP)該專利描述了一種基于波導(dǎo)的光學(xué)觸摸屏，其利用所發(fā)射的光在光學(xué)層內(nèi)的全內(nèi)反射，在例如孔闌光學(xué)系統(tǒng)的各種實(shí)施例中，提供散射體相對于表面的靠近程度的信息，所述孔闌光學(xué)系統(tǒng)將反射光成像在傳感器陣列上。US27139391A1(Siemens Aktiengesellshaft)該專利描述了一種具有柔性顯示器和嵌入顯示器中的用于獲取輸入的三維感光層的輸入設(shè)備。在此設(shè)備中，用戶控制的筆與顯示器之間發(fā)生接觸，此時(shí)，阻性材料的嵌入式柔性柵感測到顯示器上的壓強(qiáng)和接觸位置，因此提供了必要的三維輸入。然而，這不等同于真正的三維輸入，因?yàn)榈谌S實(shí)質(zhì)上由壓力構(gòu)成。而且，這種布置并未利用光學(xué)裝置來收集三維輸入。US28100593A1(Shemwell Mahamedi LLP)該專利描述了通過投射到顯示界面的光的檢測，來使用例如筆等與集成了光傳感器陣列的顯示器交互的目標(biāo)。根據(jù)光變化的特性，確定光的變化是應(yīng)被視為輸入還是應(yīng)被忽略。US28066972A1 (Planar Systems, Inc.)該專利描述了一種光學(xué)觸摸屏，其通過在波導(dǎo)中內(nèi)反射并隨后被表面界面處或附近的目標(biāo)散射的光，提供目標(biāo)的三維位置信息?？赏ㄟ^在每個傳感器上感測的信號強(qiáng)度的變化獲得深度信息。觸摸敏感面板引起了越來越多的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^測量顯示面板表面上的用戶控制目標(biāo)的二維位置，提供了一種簡單化的與用戶交互的方式。更具體地，在顯示面板表面之上或之下的用戶控制目標(biāo)的三維位置的測量提供了更好的用戶交互，因?yàn)樵黾恿艘粋€自由度。
截至目前所知，沒有通過光學(xué)方法獲得用戶控制目標(biāo)的三維位置的真正檢測。然而，現(xiàn)有技術(shù)與區(qū)分通過用戶控制目標(biāo)懸浮在面板表面和觸摸面板表面有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種顯示面板，用于確定目標(biāo)相對于面板的顯示表面的三維位置，所述顯示面板包括布置在面板內(nèi)且間隔開的多個光傳感器和布置在面板內(nèi)的多個光學(xué)裝置，每個光學(xué)裝置布置為與至少一個傳感器配合以阻止垂直入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，并且允許至少一些傾斜入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，所述面板包括處理器或與處理器相關(guān)聯(lián)，所述處理器用于確定目標(biāo)的位置相對于在顯示表面內(nèi)的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸、以及垂直于顯示表面且原點(diǎn)位于顯示表面上的第三坐標(biāo)軸的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種顯示面板，用于確定目標(biāo)相對于面板的顯示表面的三維位置，所述顯示面板包括布置在面板內(nèi)且間隔開的多個光傳感器和布置在面板內(nèi)的多個光學(xué)裝置，每個光學(xué)裝置布置為與至少一個傳感器配合以阻止垂直入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，并且允許至少一些傾斜入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，所述面板包括處理器或與處理器相關(guān)聯(lián)，所述處理器用于確定目標(biāo)的位置相對于在顯示表面內(nèi)的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸、以及垂直于顯示表面且原點(diǎn)位于顯示表面上的第三坐標(biāo)軸的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。。每個光學(xué)裝置可包括布置為通過全內(nèi)反射使垂直入射光偏離所述至少一個傳感器的棱鏡。每個裝置可包括多個百葉窗孔，設(shè)置所述百葉窗孔的角度，以定義允許光到達(dá)所述至少一個傳感器的至少一個傾斜方向。每個裝置可包括衍射裝置。每個衍射裝置可包括線柵?？蛇x地，每個光學(xué)裝置可包括多個干涉濾光片。傳感器可以對可見光敏感。顯示面板可包括顯示背光裝置，傳感器對來自背光裝置并從顯示表面前面的目標(biāo)反射的光敏感。所述裝置可布置為顯示表面后面的二維陣列。每個裝置可與所述至少一個傳感器配合，從而所述至少一個傳感器僅接收實(shí)質(zhì)上在第一立體角和第二立體角內(nèi)入射在顯示表面上的光，所述第一立體角和第二立體角實(shí)質(zhì)上分別以第一方向和第二方向?yàn)橹行?，所述第一方向和第二方向位于顯示表面法線的相對側(cè)，并且位于實(shí)質(zhì)上垂直于顯示表面的方位角平面內(nèi)。第一方向和第二方向可以實(shí)質(zhì)上關(guān)于顯示表面法線對稱。所述陣列可以包括方位角平面互相平行的第一子陣列和方位角平面垂直于第一子陣列的方位角平面的第二子陣列。每個光學(xué)裝置可以與所述至少一個傳感器配合，從而所述至少一個傳感器僅實(shí)質(zhì)上在實(shí)質(zhì)上以預(yù)定方向?yàn)橹行牡囊粋€立體角內(nèi)接收入射在顯示表面上的光。所述陣列可包括第一到第四子陣列，第二到第四子陣列的預(yù)定方向的方位角分量分別設(shè)置為與第一子陣列的預(yù)定方向的方位角分量成實(shí)質(zhì)上90°、180°和270°。所述光學(xué)裝置可與傳感器配合以定義多組傳感器，從而使每一組的傳感器具有同樣的視角，并且不同組的傳感器的視角不同。
處理器可以布置為分析每一組的傳感器的輸出以獲得該組傳感器感測的圖像的視覺特征，并根據(jù)視覺特征確定目標(biāo)的位置。所述視覺特征可包括組中感測最高光強(qiáng)的傳感器的位置?？蛇x地，視覺特征可包括由組中的傳感器感測到的光強(qiáng)的中心在顯示表面上的位置。第一組和第二組的傳感器的視角的方位角可為與第一坐標(biāo)軸平行的相反的方向。 第一組和第二組的傳感器的視角可具有相對于顯示表面的+ Θ1和-Θ1的仰角，且處理器可布置為確定視覺特征相對于第一坐標(biāo)軸的位置之間的平均位置作為目標(biāo)位置相對于第一坐標(biāo)軸的分量。處理器可布置為確定第一目標(biāo)位置相對于第三坐標(biāo)軸的分量為(dl. tan(9 1))/2，其中dl為視覺特征之間相對于第一坐標(biāo)軸的距離。第三組和第四組的傳感器的視角的方位角可為與第二坐標(biāo)軸平行的相反的方向。 第三組和第四組的傳感器的視角可具有相對于顯示表面的+ θ 2和-θ 2的仰角，且處理器可布置為確定視覺特征相對于第二坐標(biāo)軸的位置之間的平均位置作為目標(biāo)位置相對于第二坐標(biāo)軸的分量。處理器可布置為確定第二目標(biāo)位置相對于第三坐標(biāo)軸的分量為(d2. tan (θ幻)/2，其中d2為視覺特征之間相對于第二坐標(biāo)軸的距離，并確定第一目標(biāo)和第二目標(biāo)位置的均值作為相對于第三坐標(biāo)軸的目標(biāo)位置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了確定目標(biāo)相對于顯示面板的顯示表面的三維位置的方法，所述顯示面板包括布置在面板內(nèi)且間隔開的多個光傳感器和布置在面板內(nèi)的多個光學(xué)裝置，每個光學(xué)裝置布置為與至少一個傳感器配合以阻止垂直入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，并且允許至少一些傾斜入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，所述方法包括確定目標(biāo)的位置相對于在顯示表面內(nèi)的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸、以及垂直于顯示表面且原點(diǎn)位于顯示表面上的第三坐標(biāo)軸的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。結(jié)合附圖，參考下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)勢將更加容易理解。


圖1為光學(xué)觸摸感測面板的二維示意圖；圖2為光學(xué)觸摸感測面板的三維示意圖；圖3a為構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的各TFT層的剖視圖；圖北為構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的TFT元件的剖視圖和在傳感器上創(chuàng)建的觀察區(qū)域；圖4為構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的各TFT層的頂視圖；圖5為在理想情況下近似的第一實(shí)施例的基本工作原理；圖6為在用于本發(fā)明的第一實(shí)施例的傳感器上感測的信號的圖示；圖7a為在用于本發(fā)明的第一實(shí)施例的傳感器陣列上感測的信號的可視化輪廓線.
一入 ，圖7b為利用圖3a和北以及圖4中描述的結(jié)構(gòu)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖到8c為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其利用在相鄰的傳感器上的不同孔闌層；圖為在傳感器上的中央入射觀察區(qū)域；
圖8b為在傳感器上的左傾斜入射觀察區(qū)域；圖8c為在傳感器上的右傾斜入射觀察區(qū)域；圖8d和8e描述了感測方向的兩種圖案；圖9為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其利用掩膜阻擋中央入射光；圖10為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其利用掩膜阻擋中央入射光，其中通過在掩膜上面鍍了一層較高折射率材料，其厚度增加而產(chǎn)生了一個虛擬透鏡；圖11為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其利用折射率比其嵌入層更低的的棱鏡的全內(nèi)反射以阻擋中央入射光；圖12為與圖11中描述的實(shí)施例類似的實(shí)施例，但采用了具有更高折射率的倒置的棱鏡結(jié)構(gòu)；圖13為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，其利用成角度的吸收掩膜以阻擋中央入射光；圖1 為與圖10中描述的實(shí)施例類似的本發(fā)明的另一個實(shí)施例，但此實(shí)施例具有阻擋中央入射光的與透鏡分開的掩膜，透鏡位于邊上以將右入射光和左入射光成像在鄰近的傳感器上；圖14b為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，所述實(shí)施例具有被掩膜部分分開且與傳感器對相對準(zhǔn)的透鏡；圖15為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，所述實(shí)施例利用線柵，根據(jù)入射角來耦合來自右傾斜或左傾斜入射的光，從而阻擋中央入射光；圖16為本發(fā)明的另一個實(shí)施例，所述實(shí)施例利用干涉濾光片堆疊，根據(jù)入射角來耦合來自右傾斜或左傾斜入射的光，從而阻擋中央入射光；圖17為描述本發(fā)明的實(shí)施例的處理器操作的流程圖；圖18為在圖17中圖示的操作的第一示例的流程圖；圖19為在圖17中圖示的操作的第二示例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1圖示了觸摸感測面板的二維示意圖，其利用光學(xué)裝置進(jìn)行LCD顯示面板100 的表面上的目標(biāo)位置的檢測。在此類系統(tǒng)中，一個或多個用戶控制的散射光目標(biāo)，例如手指400或目標(biāo)401，與嵌入在顯示面板的TFT層300內(nèi)的光學(xué)傳感器陣列通過被手指400或目標(biāo)401散射并通過半透明層100到300的光而進(jìn)行交互，背光元件200發(fā)射的光通過半透明層100和300照亮手指400或目標(biāo)401?？蛇x地，一個或多個用戶控制的發(fā)光目標(biāo)如410也可以直接與嵌入在TFT層300 內(nèi)的光學(xué)傳感器陣列相互作用。在此類嵌入光傳感器陣列的TFT 300中，多個散射光或發(fā)光目標(biāo)可能同時(shí)與TFT 300光學(xué)交互，且相對于參照系或坐標(biāo)系500，作為像素化圖像中的分立圖案實(shí)體，空間上位于顯示面板100表面上，所述像素化圖像的每個像素代表由一個或多個嵌入在TFT元件 300中的光傳感器產(chǎn)生的縮放信號。TFT元件300也可包括多個層，所述多個層可以適當(dāng)?shù)姆绞叫薷膹囊粋€或多個散射光或發(fā)光目標(biāo)散射或發(fā)射光到一個或多個光傳感器的通路，以獲得期望的效果。300可包含這樣的層，所述層定義了一種光學(xué)配置，該光學(xué)配置允許在與IXD顯示面板表面100接觸的散射/發(fā)光目標(biāo)與在IXD顯示面板表面100 之上懸浮(hover)的散射光或發(fā)光目標(biāo)之間進(jìn)行區(qū)分。圖2圖示了通過由一個或多個用戶控制的散射光目標(biāo)例如手指400或目標(biāo)401散射并經(jīng)過300到100的光，來對手指400或目標(biāo)401的位置進(jìn)行三維檢測的問題，手指400 或目標(biāo)401與嵌入在顯示面板的TFT層300中的光學(xué)傳感器陣列進(jìn)行交互，所述光由背光元件200發(fā)射并通過半透明層100和300。可選地，一個或多個用戶控制的發(fā)光目標(biāo)如410也可以直接與嵌入在TFT層300 內(nèi)的光學(xué)傳感器陣列進(jìn)行交互。在此類嵌入光傳感器區(qū)域的TFT 300中，多個目標(biāo)可能同時(shí)與TFT300進(jìn)行光學(xué)交互，且相對于三維參照(或者笛卡爾坐標(biāo))系500，作為像素化圖像中的分立圖案實(shí)體，空間上位于顯示面板100表面上，所述像素化圖像的每個像素代表由一個或多個嵌入在TFT元件300中的光傳感器產(chǎn)生的縮放信號。TFT元件300還可包括多個層，所述多個層以適當(dāng)?shù)姆绞叫薷膹纳⑸涔饣虬l(fā)光目標(biāo)散射或發(fā)射光到達(dá)一個或多個光傳感器的通路，以獲得期望的效果。當(dāng)LCD顯示面板100的表面由當(dāng)受到來自一個或多個散射光或發(fā)光目標(biāo)的壓力作用時(shí)允許局部形變的柔性材料構(gòu)成時(shí)，嵌入光傳感器陣列的TFT 300也可在LCD顯示面板 100的表面下提供對在LCD顯示面板100表面上產(chǎn)生壓力的一個或多個散射光或發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測，這產(chǎn)生相對于參照系500的垂直于IXD顯示面板100的表面的Z軸的負(fù)位置信息。本發(fā)明的第一實(shí)施例圖3a和圖北圖示了本發(fā)明的第一實(shí)施例，其例如可結(jié)合在GBM39118和 GB2439098中披露的裝置一起使用。在此示例中，一個或多個傳感器310嵌入在IXD顯示面板的TFT基板(但不限于 LCD顯示面板的TFT基板)中，其中所述傳感器310可以為矩形、方形、圓形、橢圓形或任意表面形狀，具有均一的或非均一的表面光電響應(yīng)，所述TFT基板包括多個層，但不限于圖3a 中描述的特定裝置，二者均與層的成分的空間分布和層的成分的性質(zhì)有關(guān)。在作為第一實(shí)施例的示例的圖3a中描述的具體配置中，一個或多個傳感器310嵌入在例如Si02層306內(nèi)，接著被SiN層305和Si02層304覆蓋，在SiN層305和Si02層 304上，沉積掩膜層321。層303和層302具有平坦表面，在其上沉積ITO層301。層331沉積在層301之上。IXD顯示面板100由液晶配向?qū)?01夾著LC材料層102成組成。添加保護(hù)玻璃層103以提供之前提及的各種層的機(jī)械穩(wěn)定性。起偏器104和307 設(shè)置在這種配置的相對兩側(cè)。構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)裝置的第一部分例如包括擴(kuò)展的Ti/Al-Si/Ti 層321，其通常用作接觸電極，從而形成寬為Wl的孔闌，所述孔闌可以為具有光學(xué)上限制傳感器310的觀察區(qū)域的作用的矩形、方形、圓形、橢圓形或任意形狀。構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的光學(xué)裝置的第二部分例如包括擴(kuò)展的Mo/Al層331，
8從而形成可為矩形、方形、圓形、橢圓形或任意環(huán)形的單一孔闌，所述孔闌具有寬度W23和 W21，根據(jù)環(huán)形的構(gòu)造，W23和W21可相等或不等，所述環(huán)形孔闌的中央不透明區(qū)域相對于傳感器310放置，從而在傳感器310的觀察區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生第二限制，因此產(chǎn)生了由孔闌層321和 331的組合構(gòu)成的整個觀察區(qū)域，所述整個觀察區(qū)域具有相對于LCD顯示面板100的表面的法線(由圖2的坐標(biāo)系或參照系500中的Z表示)的極點(diǎn)和方位角的期望的角輪廓。包括上述描述的擴(kuò)展Mo/Al層331的構(gòu)成第一實(shí)施例的光學(xué)裝置的第二部分也能形成一組兩個或更多個空間上分開的孔闌，其可以為矩形、方形、圓形、橢圓形或任意形狀， 根據(jù)每個孔的構(gòu)造可具有相等或不等的尺度和相同的或不同的連續(xù)的間隔距離W22，其相對于傳感器310放置以在傳感器310的觀察區(qū)域產(chǎn)生第二限制，因此產(chǎn)生了由孔闌層321 和331的組合構(gòu)成的整個觀察區(qū)域，所述整個觀察區(qū)域具有相對于IXD顯示面板100的表面的法線(由圖2的參照系500中的Z表示)的極點(diǎn)和方位角的期望的角輪廓。在圖北中描述了在傳感器310上產(chǎn)生的觀察區(qū)域，其中604代表雙向觀察區(qū)域， 該雙向觀察區(qū)域具有圍繞由射線602描述的方向的角擴(kuò)展，射線602對應(yīng)于在傳感器310 上的入射光的最大功率方向。因此，傳感器310在第一立體角和第二立體角604內(nèi)接收光， 所述第一立體角和第二立體角604實(shí)質(zhì)上以第一方向和第二方向?yàn)橹行模龅谝环较蚝退龅诙较蛴山?jīng)過傳感器310的顯示表面法線的相對側(cè)的射線602表示。方向602位于方位角平面內(nèi)，所述方位角平面為圖: 中畫出的平面。在圖4中更詳細(xì)圖示了第一實(shí)施例的示例。層321提供了一個或多個以一個或多個傳感器310為中心的矩形孔闌。層331提供了一組或多組以一個或多個傳感器310為中心的兩個空間上不同的孔闌，所述孔闌在參照系500的一個方向上分開距離為dW331。兩組或更多組的層321和331的布置和傳感器陣列310可根據(jù)參照系500的方向之一被規(guī)則地布置，或可選地在層321和331的平面內(nèi)的任意方向之間規(guī)則布置，或根據(jù)參照系500的方向之一不規(guī)則地布置，或根據(jù)在層321和331的平面內(nèi)的任意方向無規(guī)則地布置。在圖8d和圖Se中描述了這種配置的兩個示例，其中射線604指示根據(jù)參照系500 的X或Y方向在嵌入到TFT元件300內(nèi)的每個傳感器之上的觀察區(qū)域的方向。在圖8e中， 傳感器因此被安排為二維陣列的四個子陣列，其中傳感器接收光的方向的方位角分量(在 604處指示)如此安排，從而第二到第四子陣列的方位角分量相對于第一子陣列的方位角分量分別為90°、180°和270°。在本文中，“任意的”也可指利用特定的制造工藝獲得結(jié)構(gòu)的隨機(jī)選擇，或結(jié)構(gòu)的預(yù)定選擇，以產(chǎn)生傳感器310的特定的整個觀察區(qū)域。在特定情況下，層321和331構(gòu)成一組或多組空間上不同的以傳感器310為中心的孔闌，如圖4所示，從而創(chuàng)建傳感器310的雙向觀察區(qū)域。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器的色度靈敏度(chromatic sensitivity)范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。工作原理圖5圖示了對于圖4中描述的配置的基本工作原理，其中產(chǎn)生了針對傳感器310 的非常窄的雙向觀察區(qū)域。在此示例中，散射光或發(fā)光目標(biāo)402或403散射或發(fā)射的光以與散射光或發(fā)光目標(biāo)402或403相對于參照系500的Z軸的位置有關(guān)的方式入射在傳感器310上。只有在傳感器310的觀察區(qū)域角度內(nèi)散射/發(fā)射的射線602和603將經(jīng)過傳感器 310產(chǎn)生出電信號。在圖5中描述的優(yōu)選示例中，其中傳感器310的觀察區(qū)域中的雙向角度很窄，從而只能經(jīng)過兩個傳感器310感測出電信號，兩個傳感器310之間的間隔距離與散射/發(fā)光目標(biāo)402或403的高度線性相關(guān)。更具體地，目標(biāo)402散射/發(fā)出光線412，但是只有在傳感器310的很窄的雙向觀察區(qū)域內(nèi)散射或發(fā)出的光線602將只經(jīng)過兩個傳感器310產(chǎn)生電信號，所述兩個傳感器310 的間隔距離與散射/發(fā)光目標(biāo)402的高度&線性相關(guān)。類似地，目標(biāo)403散射/發(fā)出光線413，但是只有在傳感器310的很窄的雙向觀察區(qū)域內(nèi)散射或發(fā)出的光線603將只經(jīng)過兩個傳感器310產(chǎn)生電信號，所述兩個傳感器310 的間隔距離與散射/發(fā)光目標(biāo)403的高度線性相關(guān)。通過連接到傳感器層300的數(shù)據(jù)處理器800(在圖2中示出)獲得最大值之間的間隔距離，所述數(shù)據(jù)處理器分析與在傳感器上以最大靈敏度角度θ 700入射的光相對應(yīng)的信號最大值的二維位置，如圖5所描述。將散射/發(fā)光目標(biāo)的高度Z與它的最大值的間隔距離d關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)公式如下所示Z = d*tan( θ )/2數(shù)據(jù)處理器800形成了顯示面板的一部分或與顯示面板相關(guān)聯(lián)，并且確定目標(biāo) 400和401的作為相對于顯示表面的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸(圖2中的χ和y)和垂直于顯示表面的第三坐標(biāo)軸(圖2中的ζ)的笛卡爾分量的位置。笛卡爾坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn) (圖2中的(0，0，0))位于顯示表面處。例如，在圖7a描述的情況中，對于散射/發(fā)光目標(biāo)402，相應(yīng)的高度^l2由下式得出Z402 = d402*tan( θ )/2在非理想情況中，其中傳感器310的觀察區(qū)域的雙方向角度不夠窄，從而經(jīng)過多于兩個傳感器310感測出電信號，產(chǎn)生最重要的或最大的信號的傳感器310之間的間隔距離仍與散射/發(fā)光目標(biāo)的高度線性相關(guān)。圖6圖示了這樣的非理想情況，其中傳感器310的觀察區(qū)域的雙方向角度不夠窄， 從而經(jīng)過多于兩個傳感器310感測出電信號。因?yàn)樵诖饲闆r中傳感器310的觀察區(qū)域不夠窄，與針對目標(biāo)402的信號最大位置 352相鄰的傳感器310和與針對目標(biāo)403的信號最大位置503相鄰的傳感器310被由目標(biāo) 402或403散射/發(fā)出的光照亮，經(jīng)過所述相鄰的傳感器感測出電信號，產(chǎn)生了針對每個散射/發(fā)光目標(biāo)的傳感器310信號雙分布，該雙分布圍繞散射/發(fā)光目標(biāo)相對于圖2的參照系500的(X，Y)軸的位置而對稱，并且信號最大位置的間隔距離與散射/發(fā)光目標(biāo)的高度線性相關(guān)。針對目標(biāo)402和403的最大傳感器響應(yīng)示為362和363，分別是針對傳感器位置的光幅度510。3D 檢測圖7a圖示了和圖6同樣的原理，但利用了由目標(biāo)402或403散射/發(fā)出的光產(chǎn)生的信號的可視化輪廓線，所述光經(jīng)過多個傳感器310產(chǎn)生電信號，因此形成了像素化圖像。在此示例中，散射/發(fā)光目標(biāo)的相對位置通過考慮下述因素獲得相對參照系500的X位置每個在每個傳感器的觀察區(qū)域內(nèi)散射/發(fā)光的散射/發(fā)光目標(biāo)導(dǎo)致生成圖像中的對稱圖案，所述圖像由它們與顯示器的交互產(chǎn)生。計(jì)算產(chǎn)生的對稱圖案的X方向上的平均位置352作為相對參照系500的X位置。相對參照系500的Y位置類似地，計(jì)算產(chǎn)生的對稱圖案的Y方向上的平均位置353作為相對參照系500的 Y位置。相對參照系500的Z位置相對參照系500的Z位置線性依賴于間距d402或d403，根據(jù)參照系500中的X軸或Y軸的一個或其組合的像素?cái)?shù)量或距離定義間距d402或d403。通過在由散射/發(fā)光目標(biāo)與顯示器進(jìn)行交互產(chǎn)生的對稱圖案內(nèi)估計(jì)最大值的位置來獲得對d402或d403的測量。因此，獲得了與顯示器進(jìn)行交互的散射/發(fā)光目標(biāo)的位置在參照系500內(nèi)的X、Y 和Z坐標(biāo)。圖7b圖示了利用上述提及的技術(shù)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在此示例中，與對稱圖案的兩個最大值之間的間距有關(guān)的發(fā)光目標(biāo)的相對于參照系500的Z位置以點(diǎn)劃線畫出，所述對稱圖案由經(jīng)過傳感器310產(chǎn)生的信號生成，傳感器310由64*64傳感器陣列構(gòu)成，其在參照系500的X和Y方向上間距為84微米，所述傳感器的觀察區(qū)域與圖3和圖4中描述的傳感器的觀察區(qū)域一樣。圖7a中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與如圖4中描述的各種形式的孔闌層321和/或331結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與如圖4中描述的各種形式的孔闌層321和/或331結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，當(dāng)LCD顯示面板100的表面由當(dāng)受到來自一個或多個散射光或發(fā)光目標(biāo)的壓力作用時(shí)允許本身形變的柔性材料構(gòu)成時(shí)，嵌入光傳感器陣列的TFT 300也可在LCD顯示面板100表面下提供對在LCD顯示面板100表面上產(chǎn)生壓力的一個或多個散射光或發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測，這產(chǎn)生相對于垂直于LCD顯示面板100表面的參照系500的Z軸的負(fù)位置信息。實(shí)施例2本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖8a、8b和8c中圖示，其中傳感器310上的單向觀察區(qū)域經(jīng)過類似于圖3中的層331的孔闌層332生成，孔闌層332可以具有以與圖3中描述的層321類似的方式，在光學(xué)上限制傳感器310的觀察區(qū)域的矩形、方形、圓形、橢圓形或任意形狀，孔闌層具有寬度W332。在圖中，孔闌層332置于傳感器310正上方，從而產(chǎn)生接受相對于顯示面板100 表面的中央入射光的觀察區(qū)域。在圖8b中，孔闌層333移至傳感器310的右上方，從而產(chǎn)生主要接受相對于顯示面板100表面的右傾斜入射光的觀察區(qū)域。在圖8c中，孔闌層334移至傳感器310的左上方，從而產(chǎn)生主要接受相對于顯示面板100表面的左傾斜入射光的觀察區(qū)域。因此，可以實(shí)現(xiàn)這些孔闌層的任意組合，以在傳感器310上產(chǎn)生中央、右傾斜或左傾斜入射觀察區(qū)域，且對這些孔闌層在參照系500的(X，Y)平面上的相對位置沒有限制。這樣，在參照系500的Y方向上具有任意中央、左傾斜或右傾斜入射觀察區(qū)域的單獨(dú)的傳感器310，可以與在參照系500的X方向上具有任意中央、左傾斜或右傾斜入射觀察區(qū)域的其他傳感器310聯(lián)合。這樣的特定構(gòu)造在圖8e中描述。具體地，也可以利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)，通過組合從通過在傳感器 310上的左傾斜入射光和右傾斜入射光產(chǎn)生的信號中獲取的像素化圖像來獲得散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測。另外，圖&i、8b和8c中描述的實(shí)施例2也可包括在主要實(shí)施例的圖3中描述的層 321。圖8a、8b和8c中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層331的各種形式的孔闌層332、333 和334結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層331的各種形式的孔闌層332,333和334結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例3本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖9中圖示，其中在傳感器310上產(chǎn)生了雙向觀察區(qū)域。在此實(shí)施例中，中央入射光被層335阻擋，層335構(gòu)成了寬度為W335的掩膜，其可以是矩形、方形、圓形、橢圓形或任意形狀，因此在傳感器310上產(chǎn)生了雙向觀察區(qū)域。此實(shí)施例中的層321與在圖3中所作的它的描述一樣。由層335構(gòu)成的中央掩膜的作用是主要消除中央入射光605，同時(shí)允許全角展度的右傾斜和左傾斜入射光604入射到傳感器310上。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)來獲得。
圖9中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層321和331的各種形式的孔闌層321和/或 335結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層321和331的各種形式的孔闌層321和/或335結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例4本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖10中圖示，其中在傳感器310上產(chǎn)生了雙向觀察區(qū)域。在此實(shí)施例中，中央入射光被層335阻擋，層335構(gòu)成了寬度為W335的掩膜，其可以是矩形、方形、圓形、橢圓形或任意形狀，因此在傳感器310上產(chǎn)生了雙向觀察區(qū)域。此實(shí)施例中的層321與在圖3中所作的它的描述一樣。由層335構(gòu)成的中央掩膜的作用是主要消除中央入射光605，同時(shí)允許全角展度的右傾斜和左傾斜入射光604入射到傳感器310上。在此實(shí)施例中，當(dāng)沉積了具有與材料381的嵌入介質(zhì)顯著不同的折射率的材料 381時(shí)，層335的高度顯著增加，從而允許了透鏡型結(jié)構(gòu)的形成。這樣，更加明顯的定義了傳感器310上產(chǎn)生的雙向性，并且收集了更高數(shù)量的左傾斜和右傾斜入射光604以經(jīng)過傳感器感測出更強(qiáng)的信號。另外，層335可以不增高，但仍然執(zhí)行主要消除中央入射光605的功能，同時(shí)透鏡型結(jié)構(gòu)可以利用在圖3中描述的液晶層102獲得，在其中受電壓驅(qū)動的微針可產(chǎn)生液晶分子的徑向排列，從而通過由液晶分子的鏡像排列引起的折射率的改變實(shí)現(xiàn)虛擬透鏡。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也可以利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖10中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層321和331的各種形式的孔闌層321和/或 335結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與類似于圖4中描述的層321和331的各種形式的孔闌層321和/或335結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功
13能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例5本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖11中圖示，其中在TFT陣列300或IXD顯示面板100 的一個層內(nèi)插入了棱鏡結(jié)構(gòu)382。因?yàn)槔忡R由比其嵌入層的折射率小的材料構(gòu)成，棱鏡結(jié)構(gòu)382實(shí)現(xiàn)了中央入射光 605的全內(nèi)反射，因此在傳感器310上屏蔽了中央入射光605，但允許左傾斜和右傾斜入射光604通過普通的折射過程傳播到傳感器310上。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖11中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例6本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖12中圖示，其中在TFT陣列300或IXD顯示面板100 的一個層內(nèi)插入了棱鏡結(jié)構(gòu)382。因?yàn)槔忡R由比其嵌入層的折射率大的材料構(gòu)成，棱鏡結(jié)構(gòu)382實(shí)現(xiàn)了中央入射光 605的全內(nèi)反射，因此在傳感器310上屏蔽了中央入射光605，但允許左傾斜和右傾斜入射光604通過普通的折射過程傳播到傳感器310上。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖12中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例7本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖13中圖示，其中在TFT陣列300或LDC顯示面板100 的一個層內(nèi)插入了包括角度吸收掩膜384的結(jié)構(gòu)，其功能為吸收中央入射光605，因此在傳感器310上屏蔽了中央入射光605，但允許左傾斜和右傾斜入射光604傳播到傳感器310上而不被吸收。掩膜384包括百葉窗孔。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖13中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與產(chǎn)生針對中央入射光605的全內(nèi)反射以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例8本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖Ha中圖示，其中在TFT陣列300或LDC顯示面板100 內(nèi)，在臨近具有阻擋中央入射光605的作用的一個或多個掩膜386的位置處插入了一個或多個透鏡結(jié)構(gòu)385，透鏡結(jié)構(gòu)385可使右傾斜和左傾斜入射光604在臨近的傳感器310上成像。本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖14b中圖示，其中在TFT陣列300或LDC顯示面板100 內(nèi)，在臨近具有阻擋中央入射光605的作用的一個或多個掩膜386的位置處插入了一個或多個透鏡結(jié)構(gòu)385，透鏡結(jié)構(gòu)385可使右傾斜和左傾斜入射光604分別在兩個臨近的傳感器 310上成像。在本實(shí)施例中，一個或多個透鏡結(jié)構(gòu)385也可插入在TFT陣列300或IXD顯示面板100內(nèi)的相對于傳感器301的位置處，從而針對每個傳感器只創(chuàng)建一個觀察區(qū)域。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖14中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310 上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。實(shí)施例9本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖15中圖示，其中在TFT陣列300或LDC顯示面板100 內(nèi)，在傳感器之上插入了一個線柵元件383，從而通過衍射耦合左或右入射光604，同時(shí)阻擋中央入射光605。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖15中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310 上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。
實(shí)施例10本發(fā)明的另一個實(shí)施例在圖16中圖示，其中在TFT陣列300或LDC顯示面板100 內(nèi)，在傳感器之上插入了由干涉濾光片堆疊構(gòu)成的元件387，并且其設(shè)計(jì)為通過衍射耦合左或右入射光604和阻擋中央入射光605。由于干涉濾光片通常具有波長選擇性，元件387可根據(jù)用于照亮與顯示器進(jìn)行交互的散射目標(biāo)的光的波長來設(shè)計(jì)，或根據(jù)由與顯示器進(jìn)行交互的發(fā)光目標(biāo)發(fā)出的光的波長來設(shè)計(jì)。具體地，散射/發(fā)光目標(biāo)的位置的三維檢測也能利用在圖5和圖6中描述的同樣的技術(shù)獲得。圖16中描述的特定的裝置僅構(gòu)成示例，本實(shí)施例并不限于此示例，其也可以將規(guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，或?qū)⒉灰?guī)則間隔的傳感器310與阻擋中央入射光605以防止其入射到傳感器310 上的各種形式的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。另外，傳感器310也能與其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能，或也能與嵌入在同樣的TFT陣列300中的其他類型的傳感器混合，所述其他類型的傳感器參考參照系500執(zhí)行與對顯示面板100上方、之上或之下的目標(biāo)的二維或三維檢測的功能不同的功能，例如利用電阻、投射電容、表面電容、有源數(shù)字轉(zhuǎn)換器、表面聲波技術(shù)等對可測量物理量 (例如壓力、溫度、靜電荷、化學(xué)成分、傾斜、方向、磁場、光強(qiáng)度或入射光的波長)進(jìn)行局部測量的壓力敏感傳感器。另外，對于此實(shí)施例，在傳感器310上的入射光的波長沒有限制，只要在傳感器色度靈敏度范圍內(nèi)即可。此實(shí)施例可利用例如在激光源內(nèi)或多個激光源內(nèi)非常窄范圍內(nèi)的波長，也可以利用寬范圍的波長。如前述所提及，本發(fā)明的每個實(shí)施例均包括在圖2的800處描述的類型的處理器。所述處理器可構(gòu)成顯示器的一部分，或與顯示器相關(guān)聯(lián)或以任何合適的方式連接到顯示器。所述處理器確定目標(biāo)相對于在顯示表面上的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸(如圖2中所描述的χ和y軸)、以及垂直顯示表面且原點(diǎn)(0，0，0)位于顯示表面的第三坐標(biāo)軸(如圖2 中所描述的ζ軸)的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。在上文中描述的實(shí)施例中，在傳感器前面的布置與傳感器配合，從而限制了每個傳感器的視角。因此，所述布置與傳感器配合以定義了多組傳感器，從而每組中的傳感器具有同樣的視角并且不同組中的傳感器具有不同的視角。這樣的視角例如在圖3b、圖5、圖 8b、圖8c和圖9到圖16中以射線路徑或方向604圖示。圖8d和8e給出了對于兩種特定的傳感器布置的傳感器的視角的方位角的示例。處理器確定目標(biāo)位置的操作的描述將對于特定類型的面板給出，所述面板的傳感器具有如圖8e中所圖示的方位角的視角。處理器執(zhí)行按圖17中的流程圖描述的方法。因此，處理器以任意適合的方式和以任意適合的格式接收傳感器輸出。例如，可使傳感器執(zhí)行掃描操作以利用公知的有源陣列掃描技術(shù)將它們的輸出提供給處理器。在第一步驟120中，通過將為同一組成員且具有相同的視角的傳感器的輸出聯(lián)合在一起創(chuàng)建“定向”圖像。這樣的定向圖像的示例在圖18和 19中圖示。具體地，圖像121由相對于顯示表面法線(其假設(shè)為水平方向)向下看的傳感器形成，圖像122由相對于顯示表面法線向上看的傳感器形成，圖像123由相對于顯示表面法線向右看的傳感器形成，且圖像124由相對于顯示表面法線向左看的傳感器形成。然后，處理器分別或獨(dú)立處理圖像121-124的每個，以提取所述圖像的“關(guān)鍵”視覺特征。具體地，處理器處理所述圖像以確定關(guān)鍵特征的位置。然后得出的結(jié)果可用在步驟126中以計(jì)算目標(biāo)相對于顯示表面處的笛卡爾坐標(biāo)軸的三維(3D)坐標(biāo)。例如，處理器從每個定向圖像121-1M確定目標(biāo)位置的χ和y坐標(biāo)，并且從中確定目標(biāo)的ζ坐標(biāo)，從而提供 x、y和ζ坐標(biāo)127作為3D位置。在圖18中圖示了圖17中描述的處理技術(shù)的一個特別示例。在此示例中，由步驟 125執(zhí)行的提取，確定了在圖像121-124的每個中由傳感器感測的光強(qiáng)的最高值，從而確定了測量最高光強(qiáng)值的傳感器的位置。對于圖像121-1M的每個，確定最高光強(qiáng)的位置，并且每個最高光強(qiáng)傳感器在顯示表面的位置通過十字標(biāo)記在每個圖像^8-131中圖示。在圖像 128中，測量最高光強(qiáng)度的傳感器的位置由坐標(biāo)(xD，yD)給出。在圖像129中，測量最高光強(qiáng)度的傳感器的位置由坐標(biāo)(％，Yu)給出。類似的，在圖像130和131中，最高光強(qiáng)度的位置分別由坐標(biāo)(xE, yE)和(xL, yL)給出。在步驟126中，在χ方向以坐標(biāo)&和如之間的平均或中間位置且在y方向以yu和 yD之間的平均或中間位置，計(jì)算目標(biāo)相對于顯示屏的位置的坐標(biāo)(x，y)。因此，目標(biāo)位置的 χ坐標(biāo)由χ = ( + )/2給出，且目標(biāo)位置的y坐標(biāo)由(yu+yD)/2給出。假設(shè)面板的所有的傳感器相對于顯示表面具有相同的觀察仰角θ，但是這并不是必須的，只要角度是已知的。例如，在平行于χ和y方向的傳感器響應(yīng)之間，仰角可以是不同的。在所有的仰角是相同的且等于θ的示例中，目標(biāo)位置的ζ坐標(biāo)可如下計(jì)算。在圖像中光強(qiáng)度最大值的位置之間的距離以( - )和(yu-yD)計(jì)算。根據(jù)下面的表達(dá)式，這些距離可用于計(jì)算第一和第二 ζ目標(biāo)位置Zle = (Xl-Xe) /2*tan θZro = (yu-yD)/2*tan θ然后，目標(biāo)位置的ζ坐標(biāo)以這兩個值的均值(^+Zui)/2確定。圖19圖示了由處理器執(zhí)行以確定目標(biāo)的三維位置的處理技術(shù)的另一個示例。在圖19中圖示的技術(shù)與圖18中圖示的技術(shù)在特征提取步驟125中不同。在圖19的技術(shù)中， 首先使圖像121-1 經(jīng)過閾值步驟從而分別生成閾值圖像132-135。具體地，每個傳感器的輸出與以任意適合的方式確定的閾值相比較，并且在定向圖像中，當(dāng)感測強(qiáng)度值大于閾值時(shí)，實(shí)際感測的強(qiáng)度值被第一預(yù)定值取代，例如1，當(dāng)感測強(qiáng)度值小于或等于閾值時(shí)，實(shí)際感測的強(qiáng)度值被第二預(yù)定值取代，例如0。閾值步驟在136中指出，并且接下來是“重心”或光強(qiáng)度中心形成步驟137。具體地，處理圖像132-135的每個以尋找光強(qiáng)度的中心，如在圖像138-141中分別以十字標(biāo)記標(biāo)出。確定光強(qiáng)度的中心的實(shí)際處理與重心的計(jì)算相同，只是以光強(qiáng)度的值代替了質(zhì)量值。然后，在步驟126中3D坐標(biāo)127以與圖18中圖示的技術(shù)相同的方式計(jì)算得出。具體地，可計(jì)算處目標(biāo)位置的χ和y坐標(biāo)和從χ和y坐標(biāo)確定目標(biāo)位置的ζ坐標(biāo)。對于上述描述的發(fā)明，同樣的方式可以以很多方式修改，這一點(diǎn)是顯而易見的。這樣的變化不認(rèn)為是違背本發(fā)明的精神和范疇，并且所有這樣的對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的修改，均包括在下面的權(quán)利要求的范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種顯示面板，用于確定目標(biāo)相對于面板的顯示表面的三維位置，所述顯示面板包括布置在面板內(nèi)且間隔開的多個光傳感器和布置在面板內(nèi)的多個光學(xué)裝置，每個光學(xué)裝置布置為與至少一個傳感器配合以阻止垂直入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，并且允許至少一些傾斜入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，所述面板包括處理器或與處理器相關(guān)聯(lián)，所述處理器用于確定目標(biāo)的位置相對于在顯示表面內(nèi)的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸、以及垂直于顯示表面且原點(diǎn)位于顯示表面上的第三坐標(biāo)軸的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置包括第一掩膜中的第一孔闌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的面板，其中每個第一孔闌從顯示表面的經(jīng)過所述至少一個傳感器的法線垂直偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的面板，其中每個第一孔闌包括相應(yīng)的第一透鏡結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的面板，其中每個第一孔闌與所述至少一個傳感器沿法線對準(zhǔn)，并且每個光學(xué)裝置進(jìn)一步包括第二掩膜中與第一孔闌和所述至少一個傳感器沿法線對準(zhǔn)的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的面板，其中在相應(yīng)的第二透鏡結(jié)構(gòu)內(nèi)部或附近形成第二掩膜的每個部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中所述的面板，其中第二掩膜的各個部分被第二孔闌分開，所述第二孔闌與第一孔闌配合以定義允許光到達(dá)傳感器的傾斜方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置包括布置為通過全內(nèi)反射使垂直入射光偏離所述至少一個傳感器的棱鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置包括多個百葉窗孔，設(shè)置所述百葉窗孔的角度，以定義允許光到達(dá)所述至少一個傳感器的至少一個傾斜方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置包括衍射裝置
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的面板，其中每個衍射裝置包括線柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置包括多個干涉濾光片。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個中所述的面板，其中傳感器對可見光敏感。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的面板，包括顯示背光裝置，傳感器對來自背光裝置并從顯示表面前面的目標(biāo)反射的光敏感。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個中所述的面板，其中光學(xué)裝置布置為顯示表面后面的二維陣列。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置與所述至少一個傳感器配合，從而所述至少一個傳感器僅接收實(shí)質(zhì)上在第一立體角和第二立體角內(nèi)入射在顯示表面上的光，所述第一立體角和第二立體角實(shí)質(zhì)上分別以第一方向和第二方向?yàn)橹行?，所述第一方向和第二方向位于顯示表面法線的相對側(cè)，并且位于實(shí)質(zhì)上垂直于顯示表面的方位角平面內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中所述的面板，其中第一方向和第二方向?qū)嵸|(zhì)上關(guān)于顯示表面法線對稱。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17中所述的面板，當(dāng)引用權(quán)利要求15時(shí)，其中所述陣列包括方位角平面互相平行的第一子陣列和方位角平面垂直于第一子陣列的方位角平面的第二子陣列。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-15的任意一個中所述的面板，其中每個光學(xué)裝置與所述至少一個傳感器配合，從而所述至少一個傳感器僅實(shí)質(zhì)上在實(shí)質(zhì)上以預(yù)定方向?yàn)橹行牡囊粋€立體角內(nèi)接收入射在顯示表面上的光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中所述的面板，當(dāng)引用權(quán)利要求15時(shí)，其中所述陣列包括第一到第四子陣列，其中第二到第四子陣列的預(yù)定方向的方位角分量分別設(shè)置為與第一子陣列的預(yù)定方向的方位角分量成實(shí)質(zhì)上90°、180°和270°。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一個中所述的面板，其中光學(xué)裝置與傳感器配合以定義多組傳感器，從而使每一組的傳感器具有同樣的視角，并且不同組的傳感器的視角不同。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的面板，其中處理器布置為分析每一組的傳感器的輸出以獲得該組傳感器感測的圖像的視覺特征，并根據(jù)視覺特征確定目標(biāo)的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22中所述的面板，其中視覺特征包括組中感測最高光強(qiáng)的傳感器的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求22中所述的面板，其中視覺特征包括由組中的傳感器感測到的光強(qiáng)的中心在顯示表面上的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-M的任意一個中所述的面板，其中第一組和第二組傳感器的視角的方位角為與第一坐標(biāo)軸平行的相反的方向。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中所述的面板，當(dāng)直接或間接引用權(quán)利要求22時(shí)，其中第一組和第二組的傳感器的視角具有相對于顯示表面的+ θ 1和-θ 1的仰角，且處理器布置為確定視覺特征相對于第一坐標(biāo)軸的位置之間的平均位置，作為目標(biāo)位置相對于第一坐標(biāo)軸的分量。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈中所述的面板，其中處理器布置為確定第一目標(biāo)位置相對于第三坐標(biāo)軸的分量為(dl. tan(9 1))/2，其中dl為視覺特征之間相對于第一坐標(biāo)軸的距離。
28.根據(jù)權(quán)利要求21-27的任意一個中所述的面板，其中第三組和第四組的傳感器的視角的方位角為與第二坐標(biāo)軸平行的相反的方向。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀中所述的面板，當(dāng)直接或間接引用權(quán)利要求22時(shí)，其中第三組和第四組的傳感器的視角具有相對于顯示表面的+ θ 2和-θ 2的仰角，且處理器布置為確定視覺特征相對于第二坐標(biāo)軸的位置之間的平均位置，作為目標(biāo)位置相對于第二坐標(biāo)軸的分量。
30.根據(jù)權(quán)利要求四中所述的面板，當(dāng)直接或間接引用權(quán)利要求27時(shí)，其中處理器布置為確定第二目標(biāo)位置相對于第三坐標(biāo)軸的分量為(d2. tan (θ幻)/2，其中d2為視覺特征之間相對于第二坐標(biāo)軸的距離，并確定第一目標(biāo)和第二目標(biāo)位置的均值作為相對于第三坐標(biāo)軸的目標(biāo)位置。
31.一種確定目標(biāo)相對于顯示面板的顯示表面的三維位置的方法，所述顯示面板包括布置在面板內(nèi)且間隔開的多個光傳感器和布置在面板內(nèi)的多個光學(xué)裝置，每個光學(xué)裝置布置為與至少一個傳感器配合以阻止垂直入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器， 并且允許至少一些傾斜入射在顯示表面上的光到達(dá)所述至少一個傳感器，所述方法包括確定目標(biāo)的位置相對于在顯示表面內(nèi)的第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸、以及垂直于顯示表面且原點(diǎn)位于顯示表面上的第三坐標(biāo)軸的笛卡爾分量，作為目標(biāo)的位置。
全文摘要
顯示面板包括確定在顯示表面(100)前面的反光或發(fā)光目標(biāo)(400,401,410)的三維位置的功能。傳感器陣列(310)布置在面板內(nèi)，并且在面板內(nèi)具有如掩膜(321，331)內(nèi)的孔闌的光學(xué)裝置。這些裝置阻止了垂直入射在顯示表面(100)上的光到達(dá)傳感器(310)，但允許傾斜入射光(602，604)到達(dá)傳感器(310)。通過分析傳感器響應(yīng)來確定目標(biāo)位置。
文檔編號G06F3/042GK102449585SQ201080024170
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者大衛(wèi)·詹姆斯·蒙哥馬利, 彼得·J·羅伯特, 詹姆斯·R·撒克林, 讓·盧克·L·卡斯特塔納 申請人:夏普株式會社