背景技術(shù)：

計算機顯示技術(shù)可以包括可變機械尺寸，諸如顯示器的厚度，連同顯示器的變化的外形尺寸。除向用戶提供輸出之外，許多顯示器現(xiàn)在與兼容設(shè)備一起供應(yīng)，兼容設(shè)備諸如數(shù)字筆，其允許用戶不僅選擇顯示器上的項目，而且還記錄關(guān)于顯示器上的給定位置的數(shù)據(jù)，諸如向出現(xiàn)在顯示器上的輸出應(yīng)用數(shù)字簽名。在給定幾乎沒有限制的形式和尺寸的顯示技術(shù)的情況下，已經(jīng)變成挑戰(zhàn)的是，使得能夠普遍地實現(xiàn)如數(shù)字筆這樣的技術(shù)，因為顯示器本身的配置可能顯著地變化。

附圖說明

圖1圖示了依照本文公開的原理的顯示系統(tǒng)的示例。

圖2圖示了示例圖，其圖示了依照本文公開的原理的促進來自顯示器的位置編碼光學(xué)信息的接收而同時對于從顯示器生成的可見信息光學(xué)透明的熱鏡屬性。

圖3a、3b和3c圖示了依照本文公開的原理的顯示裝置的示例，其包括熱鏡以促進位置編碼光學(xué)信息的接收。

圖4圖示了依照本文公開的原理的顯示系統(tǒng)的示例，其中熱鏡定位在顯示裝置的顯示堆疊內(nèi)。

圖5圖示了依照本文公開的原理的示例顯示系統(tǒng)，其中熱鏡定位在顯示裝置的前部堆疊內(nèi)。

圖6圖示了依照本文公開的原理的示例顯示系統(tǒng)，其中位置編碼光學(xué)元件沉積在定位于顯示裝置的前部堆疊內(nèi)的熱鏡上。

圖7圖示了依照本文公開的原理的位置編碼光學(xué)元件的圖案的示例。

圖8圖示了依照本文公開的原理的對編碼圖案的位置進行解碼的分析儀以及位置編碼光學(xué)元件的圓偏振圖案的示例。

圖9圖示了依照本文公開的原理的檢測來自顯示器的位置編碼光學(xué)信息的方法的示例。

具體實施方式

本公開涉及顯示裝置以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。本公開展現(xiàn)了熱鏡的使用可以促進與顯示器相關(guān)聯(lián)的位置編碼空間信息的接收，其中可以對空間信息進行解碼以確定數(shù)字筆相對于顯示器的位置和移動。顯示裝置可以包括顯示堆疊，其具有至少一個層以生成數(shù)字顯示圖像。顯示堆疊典型地包括多個層，諸如包括液晶顯示器，例如以生成顯示圖像。裝置可以包括位置編碼對比層以提供來自顯示器的位置編碼空間信息。

位置編碼對比層可以包括位置編碼光學(xué)元件，以響應(yīng)于應(yīng)用到位置編碼對比層的非可見光而提供光圖案(例如，偏振編碼圖案、近ir反射/吸收圖案)。光圖案對跨位置編碼對比層的表面的空間信息進行編碼。熱鏡可以定位在裝置中以便反射應(yīng)用于位置編碼對比層的非可見光，并且對于從顯示堆疊生成的可見光是光學(xué)透明的。熱鏡可以定位在例如前部堆疊或者顯示堆疊中。如本文中使用的，術(shù)語“熱鏡”是指在兩個不同波長頻譜或帶處具有顯著不同的反射或透射屬性的反射鏡。例如，熱鏡可以準(zhǔn)許可見波長范圍中的光的透射并且對于非可見光(例如，在ir波長范圍中)是反射的。

位置編碼光學(xué)元件可以作為位置編碼對比層的部分定位在前部堆疊中或者可以設(shè)置在熱鏡本身上。位置編碼對比層可以經(jīng)由諸如來自例如數(shù)字筆的非可見光源(近紅外)進行光照。在光照時，位置編碼對比層將編碼數(shù)據(jù)返回到該源，其中可以對編碼數(shù)據(jù)解碼以確定筆的位置和運動。

熱鏡可以服務(wù)用于顯示裝置的多個功能。在一個示例功能中，熱鏡將應(yīng)用于前部堆疊的位置編碼對比層的非可見光反射回到源。來自熱鏡的反射可以增加對比層的背景區(qū)域和位置編碼光學(xué)元件之間的對比。由于熱鏡可以定位在顯示堆疊前方，所以熱鏡的另一個示例功能是對于從顯示堆疊生成的可見光是光學(xué)透明的，以便不干擾所生成的顯示圖像(在可見頻譜中)。

圖1圖示了依照本文公開的原理的系統(tǒng)100的示例，系統(tǒng)100包括顯示裝置110和光源，諸如在數(shù)字筆140中實現(xiàn)。顯示裝置110可以包括顯示堆疊120，其具有被示出為層1到n的至少一個層以生成數(shù)字顯示圖像，其中n為正整數(shù)。顯示堆疊120i包括在可見光頻譜中生成顯示圖像的層的布置。顯示堆疊120典型地包括多個層，諸如包括例如液晶顯示器或發(fā)光二極管(led)顯示器。顯示堆疊120中的其它示例層可以包括反射膜、背光層、光擴散器膜、光偏振器膜、濾色器膜、以及例如在顯示堆疊中將相應(yīng)層結(jié)合在一起的光學(xué)上清澈的粘合劑(oca)。

作為舉例，顯示裝置110可以包括前部堆疊130，其包括位置編碼對比層134。位置編碼對比層134可以設(shè)置在襯底上。襯底可以是光學(xué)透明薄膜或?qū)右苑瓷浞强梢姽獾菍τ诳梢姽馐枪鈱W(xué)透射的。位置編碼對比層134可以包括位置編碼光學(xué)元件ele1、ele2到elem，其中m為正整數(shù)。在對比層134的示例位置136處示出的背景區(qū)域可以針對來自位置編碼光學(xué)元件的偏振圖案(或者當(dāng)采用吸附點圖案時，非近ir吸附)被不同地編碼，以響應(yīng)于從數(shù)字筆140生成的非可見光而提供光學(xué)元件和背景區(qū)域之間的對比。如本文中使用的，術(shù)語背景區(qū)域是指在空間中沒有被本文形成的位置編碼光學(xué)元件ele1到elem占據(jù)的位置編碼對比層134的任何部分。來自數(shù)字筆140的非可見光包括紅外(ir)光(例如，大約750到1000納米波長)。

在一個編碼示例中，位置編碼光學(xué)元件ele1、ele2到elem可以偏振成給定偏振狀態(tài)(例如，右手圓偏振)。背景區(qū)域136可以偏振成與位置編碼光學(xué)元件不同的偏振狀態(tài)(例如，左手圓偏振)，其中偏振狀態(tài)中的差異提供從顯示器提供的光圖案中的對比，所述對比可以用于檢測數(shù)字筆140的空間位置。在另一個示例中，位置編碼光學(xué)元件ele1到elem可以是近ir吸附圖案，并且背景區(qū)域136可以是非近ir吸附區(qū)域，以便根據(jù)元件和背景區(qū)域之間的吸附光學(xué)特性中的差異來提供從顯示器提供的光圖案中的對比。在這些示例中的每一個中，位置編碼光學(xué)元件ele1到elem和背景區(qū)域136對于來自顯示器的可見光可以是光學(xué)透明的。而且，在一些示例中，位置編碼光學(xué)元件ele1到elem可以設(shè)置在對比層134相對于從數(shù)字筆140接收的近ir光的方向的前側(cè)或后側(cè)。

在一些示例中，數(shù)字筆140(關(guān)于以下圖7圖示)包括選通紅外光源(例如，在相應(yīng)占空比和頻率處選通)以向顯示器生成非可見入射光。例如，從數(shù)字筆140接收的非可見光可以在光學(xué)上受位置編碼對比層134影響(例如，偏振、反射或吸收)以生成反射光的輸出圖案，所述輸出圖案被編碼以指示數(shù)字筆140在其朝向顯示裝置110指向時的位置和/或移動。

作為舉例，光學(xué)檢測器(諸如數(shù)字筆140中的cmos成像儀或ccd成像儀或傳感器(未示出))然后可以從顯示器接收非可見光的圖案并且基于所接收的光圖案來確定筆的位置和/或移動的指示。如本文中所公開的，從顯示器提供的非可見光的圖案表示由位置編碼光學(xué)元件和背景區(qū)域136實現(xiàn)的特性之間的對比。例如，位置編碼光學(xué)元件ele1到elem可以反射非可見光(例如，近ir光)，并且背景區(qū)域136可以對于非可見光是非吸附的，其中背景區(qū)域的非吸收和元件吸收之間的差異對空間圖案進行編碼。

在又一個示例中，位置編碼對比層134可以包括不同偏振編碼圖案，使得來自顯示器的非可見光包括不同偏振狀態(tài)的圖案，所述圖案對用于數(shù)字筆140的空間信息進行編碼。如本文中使用的，空間信息限定數(shù)字筆140相對于顯示堆疊120的位置，使得編碼圖案的圖像可以由一個或多個處理器分析以確定對應(yīng)于承載編碼圖案的前部顯示器的二維坐標(biāo)系統(tǒng)中的筆的位置。在這樣的示例中，位置編碼光學(xué)元件ele1到elem可以在一個方向上圖案化為圓形偏振圖案(例如，1/4波長延遲)并且背景區(qū)域136在相反方向上以圓偏振圖案偏振。數(shù)字筆140中的偏振器分析儀(未示出)可以根據(jù)位置編碼光學(xué)元件和背景區(qū)域136的偏振狀態(tài)，來在提供在非可見光圖案中的不同(例如，相反)偏振的光之間進行區(qū)分。

熱鏡150可以反射應(yīng)用于前部堆疊130的位置編碼對比層134的非可見光并且對于從顯示堆疊生成的可見光是光學(xué)透明的。例如，熱鏡150可以構(gòu)造為電介質(zhì)鏡(例如，作為二色性濾波器操作的涂層)以朝向諸如數(shù)字筆140之類的光源反射回紅外光，而同時并發(fā)地允許可見光穿過熱鏡，諸如包括從顯示堆疊120生成的顯示圖像。一個或多個熱鏡150可以在預(yù)確定的入射角(例如，在大約0和45度之間變化)處插入顯示堆疊中。例如，由熱鏡150反射的非可見波長的范圍可以從大約700到1250納米。熱鏡150可以透射范圍從大約390-700納米的波長。

如在圖1的示例中所示，顯示圖像從顯示堆疊120透射通過熱鏡150并且對于顯示裝置110的輸出處的用戶可見?？梢圆捎脽徵R150以通過增加在數(shù)字筆140處接收的非可見(例如，ir)光的量來增加位置編碼光學(xué)元件134與其相關(guān)聯(lián)的背景區(qū)域136之間的對比。通過增加非可見光的量(例如，來自用于偏振圖案的位置編碼光學(xué)元件或背景區(qū)域，或者來自用于吸附點圖案的位置編碼光學(xué)元件)，數(shù)字筆140可以接收具有較高信噪比(snr)(例如，位置編碼光學(xué)元件和背景之間的較大對比差異，從而引起較高snr)的較強信號并且由此對該較強信號解碼。

位置編碼對比層134可以定位在前部堆疊130中，諸如在圖1中所示。例如，位置編碼對比層134可以形成在前部堆疊中的襯底層上，以提供用于提供光圖案的期望光學(xué)特性來編碼用于顯示器的表面的空間信息。在其它示例中，位置編碼對比層134(例如，近ir吸附位置編碼光學(xué)元件)可以設(shè)置在熱鏡150本身上(例如，印刷/沉積在熱鏡上的近ir圖案)，其中熱鏡動作作為背景區(qū)域136進行操作。例如，位置編碼光學(xué)元件可以設(shè)置在熱鏡150的表面上并且吸收來自非可見光源(近紅外)的近ir輻射。

熱鏡150可以定位在前部堆疊130中，在顯示堆疊120中，或者是在前部堆疊和顯示堆疊之間的分離層，諸如在圖1中所示。響應(yīng)于由非可見光源(諸如數(shù)字筆140)光照，位置編碼對比層134在反射到檢測器的光學(xué)光圖案中提供編碼空間數(shù)據(jù)，其中所述編碼空間數(shù)據(jù)可以被解碼以確定數(shù)字筆140相對于顯示裝置110的空間位置和/或移動，諸如例如記錄數(shù)字簽名。

作為另外的舉例，熱鏡150可以實現(xiàn)至少兩種類型的反射圖案，其可以用于從位置編碼對比層134獲取編碼信息。在一個示例中，可以采用鏡面反射；然而，鏡面反射相對于數(shù)字筆140關(guān)于顯示裝置110的取向而言是角度相關(guān)的。盡管可以采用鏡面熱鏡150，但是取決于數(shù)字筆140的角度取向，可能接收較少反射光。

在另一個示例中，熱鏡150可以提供用于預(yù)確定的非可見波長頻譜的漫反射圖案。在漫反射的情況下，熱鏡150在大分布圖案之上均勻地擴散反射，所述大分布圖案最小化在關(guān)于顯示裝置110的筆取向上的相關(guān)性。因而，在一些示例中，熱鏡150可以跨大約725到大約1000nm波長的近ir范圍提供漫發(fā)射。還可以通過控制熱鏡150的參數(shù)(例如，厚度和材料參數(shù))將熱鏡150調(diào)諧到特定近ir波長(例如，大概750nm、950nm等等)。

擴散熱鏡可以是基于具有工程化反射取向分布(例如，擴散、回反射、各項同性)的塑料膜上的微結(jié)構(gòu)化折射性表面形貌，并且提供選擇性波長光反射特性。一個示例包括全息光擴散器，用于產(chǎn)生小型但是高度散射(擴散)反射或回溯反射(在筆后面)，或者針對可見和近ir光二者的反射模態(tài)二者的組合。該反射微結(jié)構(gòu)然后可以以二色性方式涂敷有層堆疊，所述層堆疊調(diào)諧為在期望的所選近ir波長(例如，大約850nm)處高度反射。這將維持可見光頻譜中的清楚可見性(例如，防眩光膜外觀)而同時影響近ir中的高散射/擴散反射。這樣的熱鏡的示例供應(yīng)商包括加拿大托蘭斯的luminit公司。一些鏡面和擴散熱鏡的其它示例將在本文中關(guān)于圖3a-3c來圖示和描述。

圖2圖示了依照本文公開的原理的示例圖200，其圖示了促進來自顯示器的位置編碼光學(xué)信息的接收而同時對于從顯示器生成的可見信息光學(xué)透明的熱鏡屬性。該圖200圖示了示例熱鏡的光學(xué)透射質(zhì)量，諸如以上關(guān)于圖1所述。圖200的豎直軸表示穿過熱鏡的光的百分比。水平軸表示從左邊的400納米到右邊的1000納米的光波長。如由箭頭210所示，從可見頻譜的大約400納米到大約700納米，熱鏡透射特性是使頻譜的可見部分(例如，從大約400nm到大約725nm)的大約100％穿過。在220處示出并且表示紅外頻譜的開始的水平軸上的大約750納米處，熱鏡變成反射的，并且因而，在大約750納米及以上處，基本上沒有光穿過熱鏡。

圖3a、3b和3c圖示了依照本文公開的原理的熱鏡的一些示例配置，該熱鏡促進來自顯示器的位置編碼光學(xué)信息的接收(例如，在圖1的數(shù)字筆140處)而同時對于從顯示器生成的可見信息是光學(xué)透明的。在圖3a的示例中，顯示裝置300包括前部堆疊314和顯示堆疊316。在該示例中，可以采用鏡面材料熱鏡318。盡管在前部堆疊314和顯示堆疊316之間示出，但是熱鏡318可替換地可以定位在前部堆疊或顯示堆疊中的任一個內(nèi)。鏡面熱鏡318可以提供為薄塑料膜并且從供應(yīng)商可獲得，供應(yīng)商諸如例如明尼蘇達(dá)圣保羅的3m或者加利福尼亞圣羅莎的depositionsciencesincorporated(dsi)。這樣的鏡面熱鏡膜典型地真空濺射為反射較長波長光，諸如在例如近紅外頻譜中的那些。

在圖3b的示例中，顯示裝置320包括前部堆疊324和顯示堆疊326。在該示例中，可以采用等離子體金屬(例如，銀或金)納米顆粒材料熱鏡328(還稱為等離子體材料熱鏡或膜)。盡管在前部堆疊324和顯示堆疊326之間示出，但是熱鏡328可以定位在前部堆疊或顯示堆疊中的任一個內(nèi)。等離子體材料熱鏡328是針對近ir的擴散反射鏡，并且具有以平面方式涂敷到它們表面上的特定直徑與厚度比的金屬化納米顆粒，以引起來自撞擊它們的光的顆粒調(diào)諧波長的等離子體共振。該等離子體共振然后以散射和反射方式在光照源(例如，數(shù)字筆)的一般方向上再發(fā)射光。用于等離子體材料熱鏡328的示例供應(yīng)商是fujifilm。

對于其中熱鏡328包括等離子體納米顆粒的示例，適當(dāng)大小、形狀、材料和結(jié)合劑的納米顆粒可以調(diào)諧成特定近ir波長，使得它們將散射撞擊膜的經(jīng)調(diào)諧近ir輻照的較大部分。該納米顆粒膜在可見光頻譜中可以基本上透明。例如，膜可以從針對大約850nm處的等離子體共振而調(diào)諧的納米小板銀顆粒來構(gòu)造。以隨機取向懸浮在清澈結(jié)合劑材料內(nèi)并且具有大概10∶1的小板縱橫比(例如，大約120nm的直徑和大約12nm的厚度)的銀納米小板可以在大約850nm處產(chǎn)生這種類型的擴散近ir散射的反射。

在可替換示例中，等離子體顆粒擴散熱鏡328可以并入懸浮在清澈(例如，光學(xué)透明)結(jié)合劑中的球形納米顆粒。這可以包括使用大概230nm直徑的固體銀納米顆粒，所述固體銀納米顆粒例如分布在沉積在薄光學(xué)清澈塑料膜上的平面層中的清澈結(jié)合劑中以提供用于熱鏡的大約850nm散射。根據(jù)應(yīng)用要求，這樣的納米顆粒的加載可以調(diào)諧至均衡可見光透射(例如，通過包括較少納米顆粒)和近ir散射反射(例如，通過包括較多納米顆粒)的屬性的水平。

用于控制熱鏡屬性的示例納米顆粒尺寸包括具有大概230nm直徑的固體銀納米顆粒。在另一個示例中，可以采用二氧化硅核/銀殼納米殼，其具有帶20nm厚度殼的大概170nm直徑的核。在又一個示例中，可以采用直徑中大概120nm處的銀納米板。固體金納米顆粒可以在直徑中大概230nm處產(chǎn)生，并且針對其它示例可以采用具有大約150nm直徑的核和大約15nm厚度殼的二氧化硅核/金殼納米殼。

在圖3c的示例中，顯示裝置300包括前部堆疊334和顯示堆疊336。在該示例中，可以采用基于有機膜的散射反射交互材料熱鏡338(還稱為有機材料熱鏡)。盡管在前部堆疊336和顯示堆疊338之間示出，但是熱鏡338可以定位在前部堆疊或顯示堆疊中的任一個內(nèi)。有機材料熱鏡338是熱鏡材料的另一示例，其在光照源的一般方向上以散射和反射方式再發(fā)射光。用于有機材料熱鏡338的示例供應(yīng)商是fujifilm，其制造在產(chǎn)品名wavista之下商業(yè)可獲得的材料。

圖4圖示了包括顯示裝置402和數(shù)字筆404的示例系統(tǒng)400。在該示例中，依照本文公開的原理，熱鏡406定位在顯示裝置402的顯示堆疊408內(nèi)。在該示例中，顯示堆疊408可以包括跟隨有背光層412(例如，光纖或led背光)的反射膜層410。光擴散器膜層414跟隨在背光層412之后并且線性偏振器膜層416跟隨在光擴散器膜層414之后。提供圖像生成層418以從顯示堆疊408生成數(shù)字圖像。圖像生成層418可以是液晶模塊。在其它示例中，圖像生成層418可以可替換地為led模塊或等離子體顯示模塊，例如以生成數(shù)字圖像。濾色器膜420可以跟隨在圖像生成層418之后，熱鏡406繼而可以跟隨在濾色器膜420之后。

線性偏振器濾波器422可以跟隨在熱鏡406之后以提供明亮度控制。熱鏡406可以可替換地向示例顯示裝置402中描繪的示例位置放置的左邊或右邊定位一個或多個層。前部玻璃(或塑料)層424可以提供為顯示堆疊408的最外層。前部堆疊430包括位置編碼層432。位置編碼層432可以包括可替換編碼圖案。在一個示例中，編碼圖案可以包括近ir吸附圖案(例如，沉積在膜上的近ir墨點)，其在下文關(guān)于圖7描述。在另一個示例中，編碼圖案可以包括偏振編碼圖案(例如，在750納米處延遲1/4波長的膜圖案延遲器)，諸如在下文關(guān)于圖8所述的。前部堆疊430還可以包括觸摸傳感器434以提供用戶輸入能力。觸摸傳感器434可以不存在于其它示例中。觸摸傳感器434可以被顯示覆蓋透鏡所覆蓋，所述顯示覆蓋透鏡可以例如由塑料或玻璃制成。

取決于顯示裝置402的位置編碼光學(xué)元件是否采用近ir編碼或偏振編碼，數(shù)字筆404可以包括不同層。在任一個示例中，數(shù)字筆404包括一個或多個筆電路440。筆電路440可以包括處理器電路和軟件以使得能夠?qū)崿F(xiàn)對由數(shù)字筆404檢測到的位置編碼光學(xué)元件的解碼。筆電路440可以包括led同步電路(例如，選通irled的占空比和頻率)、用于經(jīng)解碼筆數(shù)據(jù)的數(shù)字封裝和解碼的存儲器、以及關(guān)于從顯示裝置402接收的位置編碼光學(xué)元件操作筆的其它軟件模塊。來自筆電路440的輸出可以經(jīng)由物理或無線連接(例如，藍(lán)牙)442發(fā)送給操作顯示裝置402的計算機(未示出)，其中可以記錄由數(shù)字筆404檢測到的筆移動并且將所述筆移動與相應(yīng)顯示圖像和應(yīng)用集成在一起。

從顯示裝置402接收的位置編碼光學(xué)數(shù)據(jù)由電子成像儀446(例如，ccd傳感器、cmos傳感器等)數(shù)字化。成像透鏡450可以布置在電子成像儀446前面?？梢詾榻黫r編碼系統(tǒng)提供長通近ir濾波器454。該濾波器454可以或者可以不為如在本文中所述的偏振編碼系統(tǒng)所包括。提供脈動(還稱為選通)led456以激發(fā)顯示裝置402的位置編碼光學(xué)元件。led可以生成例如在大約750納米處的光(或其它非可見光)，并且在給定占空比和頻率處關(guān)斷和接通(例如，選通)。

可以控制led456來以大約與電子成像儀446捕獲數(shù)字信息的相同速率來選通，電子成像儀446捕獲數(shù)字信息可以處于例如從大約70到大約120赫茲(hz)的速率。成像儀446的幀持續(xù)時間或周期可以處于大約100hz。在例如相應(yīng)成像儀幀周期期間，led選通持續(xù)時間可以在數(shù)十到數(shù)百微秒的量級。這具有以下效果：當(dāng)數(shù)字筆404跨顯示裝置402移動時，凍結(jié)位置編碼光學(xué)元件的圖像(例如，背景層上的編碼點)。該凍結(jié)效果表現(xiàn)得像是停止-運動照片應(yīng)用中的閃光燈泡，并且促進準(zhǔn)確地捕獲從顯示裝置402接收的編碼數(shù)據(jù)，即便筆以快速方式跨顯示器移動也是如此。圓偏振器分析儀458可以為偏振編碼系統(tǒng)所包括，所述偏振編碼系統(tǒng)在下文關(guān)于圖8描述。

在一些示例中，數(shù)字筆404還可以包括全息擴散器460以增加光源456的透射效率。全息擴散器460具有擴散或者散射來自led456的光的效果，這促進使擴散光從顯示裝置402和熱鏡406反射回到數(shù)字筆。全息擴散器460減輕熱鏡406的角度敏感度，諸如來自不反射基本上擴散圖案的鏡面熱鏡的角度敏感度。通過在數(shù)字筆404處擴散led光，可以減輕數(shù)字筆的角度敏感度，諸如當(dāng)鏡面(或擴散)熱鏡供顯示裝置402所采用時。

圖5圖示了依照本文公開的原理的包括顯示裝置502和數(shù)字筆504的示例系統(tǒng)500。在圖5的示例中，熱鏡506定位在顯示裝置502的前部堆疊內(nèi)。在該示例中，顯示堆疊508可以包括跟隨有背光層512(例如，光纖背光)的反射膜層510。光擴散器膜層514跟隨在背光層512之后，并且線性偏振器膜層516跟隨在光擴散器膜層514之后。提供數(shù)字圖像生成模塊518以從顯示堆疊508生成數(shù)字圖像。數(shù)字圖像生成模塊518可以實現(xiàn)為液晶模塊518。在其它示例中，數(shù)字圖像生成模塊518可以可替換地為例如led模塊或者等離子體顯示模塊。濾色器膜520可以跟隨在液晶模塊518之后，線性偏振器濾波器522繼而可以跟隨在濾色器膜520之后以提供明亮度控制。前部玻璃(或塑料)層524可以提供為顯示堆疊508的最外層。

在圖5的示例中，前部堆疊530包括熱鏡506，線性偏振器濾波器531可以跟隨在熱鏡506之后，位置編碼層532繼而可以跟隨在線性偏振器濾波器531之后。位置編碼層532可以包括偏振編碼圖案(例如，在750納米處延遲1/4波長的膜圖案延遲器)，其在下文關(guān)于圖8描述。熱鏡506可以包括等離子體納米材料，例如諸如以上關(guān)于圖3所述的。前部堆疊530還可以包括觸摸傳感器534以提供用戶輸入能力。觸摸傳感器534可以不存在于其它示例中。觸摸傳感器534可以被顯示覆蓋透鏡536覆蓋，顯示覆蓋透鏡536可以例如由塑料或玻璃制成。

數(shù)字筆504包括一個或多個筆電路540。筆電路540可以包括處理器電路和軟件以使得能夠?qū)崿F(xiàn)對從數(shù)字筆504檢測到的顯示裝置接收的光圖案中的位置編碼信息的解碼。筆電路540可以包括led同步電路(例如，選通irled的占空比和頻率)、用于經(jīng)解碼筆數(shù)據(jù)的數(shù)字封裝和解碼的存儲器、以及關(guān)于從顯示裝置502接收的位置編碼光學(xué)元件操作筆的其它軟件模塊。來自筆電路540的輸出可以經(jīng)由物理或無線連接(例如，藍(lán)牙)542發(fā)送給操作顯示裝置502的計算機(未示出)，其中可以記錄由數(shù)字筆504檢測到的筆移動并且將所述筆移動與相應(yīng)顯示應(yīng)用集成在一起。

從顯示裝置502接收的位置編碼光學(xué)數(shù)據(jù)由電子成像儀546(例如，ccd傳感器、cmos傳感器等)數(shù)字化。成像透鏡550可以在電子成像儀546前面?？梢蕴峁╅L通近ir濾波器554。該濾波器554可以或者可以不為如本文中描述的偏振編碼系統(tǒng)所包括。提供脈動(還稱為選通)led556以激發(fā)顯示裝置502的位置編碼光學(xué)元件。led可以例如是750納米波長并且在給定占空比和頻率處關(guān)斷和接通。

可以以與電子成像儀546捕獲數(shù)字信息的相同速率來選通led556，電子成像儀546捕獲數(shù)字信息可以處于例如從大約70到大約120赫茲(hz)的速率。成像儀546的幀持續(xù)時間或周期典型地處于100hz。在例如相應(yīng)成像儀幀周期期間，led選通持續(xù)時間可以在數(shù)十到數(shù)百微秒的量級。這具有以下效果：當(dāng)數(shù)字筆504跨顯示裝置502移動時，凍結(jié)位置編碼光學(xué)元件的圖像(例如，點)。該凍結(jié)效果表現(xiàn)得像是停止-運動照片應(yīng)用中的閃光燈泡，并且促進準(zhǔn)確地捕獲從顯示裝置502接收的編碼數(shù)據(jù)，即便筆以快速方式跨顯示器移動也是如此。圓偏振器分析儀458可以為偏振編碼系統(tǒng)所包括，所述偏振編碼系統(tǒng)在下文關(guān)于圖8描述?？梢园ㄔ跀?shù)字筆504中的另一個組件是全息擴散器560。全息擴散器560具有擴散或者散射來自led556的光的效果，這使擴散光從顯示裝置502和熱鏡506反射回來。

圖6圖示了依照本文公開的原理的包括顯示裝置602和數(shù)字筆604的示例系統(tǒng)600，其中位置編碼光學(xué)元件沉積在定位于顯示裝置的前部堆疊內(nèi)的熱鏡606上。在該示例中，顯示堆疊608可以包括跟隨有背光層612(例如，光纖背光)的反射膜層610。光擴散器膜層614跟隨在背光層612之后，并且線性偏振器膜層616跟隨在光擴散器膜層614之后。提供液晶模塊618以從顯示堆疊608生成數(shù)字圖像。液晶模塊618可以可替換地為例如led模塊或者等離子體顯示模塊。濾色器膜620可以跟隨在液晶模塊618之后，線性偏振器濾波器622繼而可以跟隨在濾色器膜620之后以提供明亮度控制。光學(xué)透明材料的前部玻璃(或塑料)層624(對于可見和非可見光二者透明)可以提供為顯示堆疊608的最外層。

前部堆疊630包括熱鏡606。在該示例中，位置編碼光學(xué)元件可以作為近ir吸附點印刷或者沉積在熱鏡606上，其中熱鏡提供用于相應(yīng)點的背景區(qū)域。在該示例中，熱鏡606可以是有機材料熱鏡，諸如以上關(guān)于圖3所述的。前部堆疊630還可以包括觸摸傳感器634以提供用戶輸入能力。觸摸傳感器634可以不存在于其它示例中。觸摸傳感器634可以被顯示覆蓋透鏡636覆蓋，顯示覆蓋透鏡636可以例如由塑料或玻璃制成。

數(shù)字筆604包括一個或多個筆電路640。筆電路640可以包括處理器電路和軟件以使得能夠?qū)崿F(xiàn)對由數(shù)字筆604檢測到的位置編碼光學(xué)元件的解碼。筆電路640可以包括led同步電路(例如，選通irled的占空比和頻率)、用于經(jīng)解碼筆數(shù)據(jù)的數(shù)字封裝和解碼的存儲器、以及關(guān)于從顯示裝置602接收的位置編碼光學(xué)元件操作筆的其它軟件模塊。來自筆電路640的輸出可以經(jīng)由物理或無線連接(例如，藍(lán)牙)642發(fā)送給操作顯示裝置602的計算機(未示出)，其中由數(shù)字筆604檢測到的筆移動可以被記錄并且與相應(yīng)顯示應(yīng)用集成在一起。

從顯示裝置602接收的位置編碼光學(xué)數(shù)據(jù)由電子成像儀646(例如，ccd傳感器、cmos傳感器等)數(shù)字化。成像透鏡650可以在電子成像儀646前面?？梢蕴峁╅L通近ir濾波器654。提供脈動(還稱為選通)led656以激發(fā)顯示裝置602的位置編碼光學(xué)元件。led可以是例如750納米波長，并且在給定占空比和頻率處關(guān)斷和接通。

可以以大約與電子成像儀546捕獲數(shù)字信息的相同速率或部分速率來選通led656，電子成像儀546捕獲數(shù)字信息可以處于例如從大約70到大約120赫茲(hz)的速率。成像儀646的幀持續(xù)時間或周期典型地處于100hz。在例如相應(yīng)成像儀幀周期期間，led選通持續(xù)時間可以在數(shù)十到數(shù)百微秒的量級。這具有以下效果：當(dāng)數(shù)字筆604跨顯示裝置602移動時，凍結(jié)位置編碼光學(xué)元件的圖像(例如，點)。該凍結(jié)效果表現(xiàn)得像是停止-運動照片應(yīng)用中的閃光燈泡，并且促進準(zhǔn)確地捕獲從顯示裝置602接收的編碼數(shù)據(jù)，即便筆以快速方式跨顯示器移動也是如此?？梢园ㄔ跀?shù)字筆604中的另一個組件是全息擴散器660。全息擴散器660具有擴散或者散射來自led656的光的效果，這使擴散光從顯示裝置602和熱鏡606反射回來。

圖7圖示了依照本文公開的原理的位置編碼光學(xué)元件的近ir位置編碼圖案的示例。在圖7的示例中，近ir編碼圖案710包括近ir吸附位置編碼光學(xué)元件714，其定位在非近ir吸附背景718(例如，薄膜背景區(qū)域或熱鏡本身)上。因而，在該示例中，當(dāng)將近ir輻射應(yīng)用于圖案710時，元件714吸收輻射。如本文中所公開，背景718可以提供承載元件714的圖案的襯底層，該層可以對于近ir輻射(以及可見頻譜中的輻射)光學(xué)透射。在另一個示例中，如果元件714的圖案設(shè)置在熱鏡本身上(所述熱鏡提供用于承載元件的襯底)，則熱鏡襯底可以是對近ir輻射反射的。所應(yīng)用的近ir輻射提供背景718和元件714之間的對比，所述對比可以類似地用于例如對諸如數(shù)字筆之類的源的位置的解碼。本文描述的熱鏡可以加強元件714和背景718之間的對比。該圖案710可以提供向檢測器提供的反射光中的對應(yīng)圖案，該對應(yīng)圖案源自于來自熱鏡的反射光和吸收光之間的對比。檢測器繼而可以檢測反射光的圖案中的差異并在差異之間進行區(qū)分以確定位置，諸如關(guān)于以上描述的數(shù)字筆的位置。在一個示例中，位置編碼元件714可以是背景718(或熱鏡)上的點(例如，小橢圓)?；旧先魏涡螤羁梢葬槍υ徊捎?例如，圓形、方形、三角形等等)。

圖8圖示了依照本文公開的原理的對編碼圖案的位置解碼的分析儀802和圓偏振位置編碼圖案800的示例。如本文中使用的，圓偏振圖案是指提供在不同方向上偏振的圖案的至少兩個光學(xué)元件。例如，圖案800的一個光學(xué)元件可以編碼為向左1/4波長，并且圖案800的另一個光學(xué)元件可以編碼為向右1/4波長，諸如下文進一步描述的。圖案800可以包括偏振成至少兩個偏振狀態(tài)之一的位置編碼光學(xué)元件804以及偏振成至少兩個偏振狀態(tài)中的另一個的背景808。因而，圖案向具有至少兩個偏振狀態(tài)的分析儀提供光圖案，以對跨以上描述的位置編碼對比層的表面的空間信息進行編碼。在該示例中，圖案800包括左手圓偏振位置編碼光學(xué)元件804(還稱為元件)，其被圖案化在右手圓偏振背景808上或內(nèi)。如本文中使用的，術(shù)語圓偏振可以是指應(yīng)用于元件804和背景808的光的四分之一(或其它分?jǐn)?shù))波長延遲。術(shù)語左和右是指延遲的方向。在一些示例中，元件804可以是右手圓偏振，并且背景808可以是左手圓偏振。在一些示例中，相應(yīng)元件804和背景808在相反方向上偏振以便提供背景和相應(yīng)元件之間的對比。圖案800可以提供在例如膜圖案延遲器層上，諸如以上關(guān)于圖4描述和圖示的那樣。

分析儀802(還稱為圓偏振器分析儀)可以包括跟隨有線性偏振器層814的1/4波長延遲器層812。如所示出，從圖案800接收的圓偏振光816經(jīng)由延遲器層812而轉(zhuǎn)換成線性偏振光。在820處，線性偏振光818進一步經(jīng)由線性偏振器814偏振成偏振輸出光，所述偏振輸出光后續(xù)可以經(jīng)由數(shù)字筆中的圖像傳感器和處理器進行分析，例如以經(jīng)由從圓偏振圖案800接收的光來確定筆的位置和移動。

鑒于以上描述的前述結(jié)構(gòu)和功能特征，參照圖9將更好地領(lǐng)會示例方法。盡管出于解釋簡單的目的將方法示出和描述為順序執(zhí)行，但是要理解和領(lǐng)會到，方法不受所圖示的次序限制，因為方法的部分可以以與本文示出和描述的不同次序發(fā)生和/或并發(fā)地發(fā)生。例如，這樣的方法可以由各種組件執(zhí)行以及由集成電路、計算機或者控制器執(zhí)行。

圖9圖示了依照本文公開的原理的促進來自顯示器的位置編碼光學(xué)信息的檢測的方法900的示例。在910處，方法900包括從顯示堆疊(例如，經(jīng)由圖1的顯示堆疊120)生成數(shù)字顯示圖像。在920處，方法900包括在布置于與顯示堆疊相關(guān)聯(lián)的前部堆疊(例如，經(jīng)由圖1的前部堆疊130)中的位置編碼對比層處從光源接收光。位置編碼對比層響應(yīng)于應(yīng)用到位置編碼對比層的非可見光而提供光圖案。光圖案對跨位置編碼對比層的表面的空間信息進行編碼。在930處，方法900包括經(jīng)由熱鏡(例如，經(jīng)由圖1的熱鏡150)反射應(yīng)用于前部堆疊的位置編碼對比層的非可見光，所述熱鏡對于從顯示堆疊生成的可見光是光學(xué)透明的。方法900還可以包括對應(yīng)用于位置編碼對比層的從前部堆疊反射的非可見光進行解碼，以確定例如數(shù)字筆的位置和移動。

以上已經(jīng)描述的內(nèi)容是示例。當(dāng)然，不大可能描述組件或方法的每一個可預(yù)想到的組合，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，許多另外的組合和置換是可能的。相應(yīng)地，本發(fā)明旨在涵蓋落入該申請(包括隨附權(quán)利要求)的范圍內(nèi)的所有這樣的更改、修改和變型。附加地，在本公開或權(quán)利要求記載“一”、“一個”、“第一”或“另一”元件或其等同物的情況下，其應(yīng)當(dāng)解釋為包括一個或多于一個這樣的元件，既不要求也不排除兩個或更多這樣的元件。如本文中使用的，術(shù)語“包括”意指包括但不限于，并且術(shù)語“包含”意指包含但不限于。術(shù)語“基于”意指至少部分地基于。