專利名稱：具有光學傳感器的顯示器的制作方法
具有光學傳感器的顯示器
背景技術：
電阻式觸摸屏面板由兩個薄金屬導電層構成，所述兩個層由窄縫隙隔開。在諸如手指之類的對象在面板外表面上的一點按下時，所述兩個金屬層在該點處變?yōu)檫B接，并且從而所述面板表現(xiàn)為一對具有已連接的輸出的分壓器。這將引起電流的變化，該電流的變化被記錄為觸摸事件，并被發(fā)送給控制器以供處理。電容式觸摸屏面板是一種作為電容器的傳感器，電容器中，極板包括網格圖案中的橫軸和縱軸之間的重疊區(qū)域。人體也導電，并且對所述傳感器表面上的觸摸將影響電場，并使所述裝置的電容產生可測量的變化。


將參考以下附圖描述本發(fā)明的一些實施例
圖Ia是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器；
圖Ib是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器的一部分；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的三維光學傳感器；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的方框圖；以及 圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的示范性實施例的流程圖。
具體實施例方式圖形用戶接口(⑶I)能夠采用諸如鼠標之類的點擊裝置將光標移動到顯示器上的對象上。在一個實施例中，所述顯不器包括三維光學傳感器，以確定被光學傳感器捕獲(capture)的對象距光學傳感器的深度?？梢愿鶕?jù)所述對象與光學傳感器的距離來計算所述對象與顯示器的距離。電阻式觸摸屏面板包括以導電電阻金屬層覆蓋的玻璃面板。通過隔離物使這兩層保持分離，并在上面設置防劃層。當顯示器操作時，電流流過這兩個層。當用戶觸摸屏幕時，這兩個層在該確切的點發(fā)生接觸。記錄電場的變化，并通過計算機來計算接觸點的坐標。在電容式系統(tǒng)中，在顯示器的玻璃面板上放置存儲電荷的層。當用戶用其手指觸摸顯示器時，一些電荷被轉移至用戶，因而電容層上的電荷減少。在位于顯示器的每一角的電路中測量這一減少。所述覆蓋玻璃面板的層減少了從顯示面板通過所述玻璃層行進到用戶的光的量，并且降低了圖像的光學透明度?？梢圆捎枚S光學觸摸系統(tǒng)來確定在屏幕上的何處發(fā)生了觸摸。所述二維光學觸摸系統(tǒng)可以包括跨越顯示器的表面行進，并在顯示器的相對側被接收的光源。如果對象阻斷了所述光，那么接收器將接收不到所述光，并且在來自兩個被阻斷的源的光相交的位置處記錄觸摸。將所述光學觸摸系統(tǒng)內的光源和接收器安裝在透明層的前面，從而允許射束沿所述透明層的表面行進。一些光學傳感器是作為圍繞顯示器的周界的小壁出現(xiàn)的。將光源和接收器安裝在玻璃的前面使得污染物對在所述源和接收器之間傳輸?shù)墓庠斐筛蓴_。例如，所述污染物可以是灰塵或污垢。在一個實施例中，顯示系統(tǒng)可以包括透明層。所述透明層可以包括正面和背面。傾斜區(qū)域(bevel region)可以從透明層延伸出來。面板可以在透明層的背面上。面板可以在其正面顯示圖像。三維光學傳感器可以在所述傾斜區(qū)域的背面上。所述傾斜區(qū)域可以允許所述三維光學傳感器具有跨越所述透明層的表面行進的視場。所述傾斜區(qū)域還可以通過改變光被所述三維光學傳感器捕獲的角度而減少所使用的光的量。參考附圖，圖Ia是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示系統(tǒng)100。顯示系統(tǒng)100包括面板110和處于面板110的用于顯示圖像的表面116的前面的透明層105。面板110的正面是顯示圖像的表面116，并且面板1 10的背面與所述正面相對。透明層105可以是玻璃、塑料或者另一種透明材料。例如，面板110可以是液晶顯示器(IXD)面板、等離子顯示器、陰極射線管(CRT)、0LED或者諸如數(shù)字光處理(DLP)的投影顯示器。將三維光學傳感器安裝在顯示系統(tǒng)100的處于面板110的表面116的周界117之外的區(qū)域中提供了 透明層的透明度不會因三維光學傳感器而降低。傾斜區(qū)域107可以從透明層延伸出來。所述傾斜區(qū)域107是具有不與透明層105的表面平行的至少一個表面的區(qū)域。在一個實施例中，傾斜區(qū)域107的正面109和背面111都不與透明層105的正表面106和背表面108平行。在一個實施例中，傾斜區(qū)域107對可見光不透明，并且對不可見光頻率范圍透明。例如，所述傾斜區(qū)域可能不允許用戶看到傾斜區(qū)域后面有什么，但是紅外光能夠穿過所述傾斜區(qū)域并被三維光學傳感器115捕獲。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域107與所述透明層105 —體，或者所述傾斜區(qū)域與所述透明層105分離并附著至所述透明層105。所述傾斜區(qū)域107可以處于面板110的周界117之外。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域能夠允許所述三維光學傳感器具有與所述透明層的表面平行的視場，以捕獲穿過傾斜區(qū)域107的光源的反射。如果所述傾斜區(qū)域不發(fā)生傾斜，而是平行于所述透明層，那么由三維光學傳感器115捕獲的光可能必須從面板110的第一端通過透明層105行進至面板110的第二端。如果所述光將進入透明層105，那么一部分所述光可能被折射，且一部分所述光可能被反射，這取決于所述光進入透明層105的表面的角度。所述光進入所述表面的角度為入射角。入射角是垂直于所述傾斜區(qū)域或透明層的表面的法向角與進入傾斜區(qū)域或透明層的表面的光之間的角。所述傾斜區(qū)域相對于所述透明層的表面的角度能夠影響進入傾斜區(qū)域的表面的光的入射角和透射至三維光學傳感器的光。例如，在三維光學傳感器捕獲的被對象反射的光大約平行于透明層的表面行進時，在對象接觸透明層的表面的位置從對象120反射離開的光相對于透明層105的入射角可以是大約90度，但是在對象接觸透明層的表面的位置從對象120反射離開的光可以小于90度，與90度相差的度數(shù)為傾斜區(qū)域107相對于透明層105傾斜的度數(shù)。隨著入射角靠近法線，更少的光被反射，并且更多的光被所述傾斜區(qū)域折射，且折射光由所述三維光學傳感器115捕獲。如果由于所述傾斜區(qū)域107的角度的原因使傳感器捕獲更多的光，那么出于效率的考慮可以對光源的輸出加以調整。所述三維光學傳感器115能夠確定位于三維光學傳感器115的視場135內的對象距三維光學傳感器的深度。在一個實施例中可以使用所述對象的深度來確定所述對象是否與顯示器接觸。在一個實施例中可以使用所述對象的深度來確定所述對象是否處于顯示器的編程(programmed)距離130內但未與顯示器接觸。例如，對象120可以是接近透明層105的用戶的手和手指。如果對象120處于三維光學傳感器115的視場135內，那么來自光源125的光能夠從對象反射，并被三維光學傳感器115捕獲?？梢允褂脤ο?20與三維光學傳感器115的距離來確定所述對象與顯示系統(tǒng)100的距離。圖Ib是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器100。顯示器100可以包括從透明層105延伸出來的傾斜區(qū)域107。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域是從透明層延伸出來的穹(dome)。在另一實施例中，所述斜面是穹，并附著至圍繞透明層105的邊框(bezel)。所述邊框可以是所述透明層處于面板110的周界117之外的區(qū)域，或者其可以與透明層105分離。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器200的一部分。顯示器200的該部分包括安裝在傾斜區(qū)域207的后面的三維光學傳感器215。所述傾斜區(qū)域207可以從透明層205延伸出來。確定三維光學傳感器的角度，從而使三維光學傳感器215的視場包括透明層205的與顯示面板210的周界217相對應的部分。所述視場可以由三維光學傳感器215上的透鏡確定?？梢砸远葋頊y量所述視場，例如，具有100度的視場的三維光學傳感器可以捕獲到具有50度的視場的三維光學傳感器捕獲不到的圖像。在這一實施例中，傾斜區(qū)域從透明層105的角落延伸出來，但是所述傾斜區(qū)域可以是透明層205的處于顯示面板210的周界217之外的包括超過顯示器I的周界217的任何區(qū)域的延伸部分。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的三維光學傳感器315。所述三維光學傳感器315可以接收來自源325的從對象320反射的光。光源325例如可以是發(fā)射對于用戶而言不可見的光的紅外光或激光光源。光源325可以相對于三維光學傳感器315處于任何允許光從對象320反射離開并被三維光學傳感器315捕獲的位置。紅外光能夠從對象320反射離開，并由三維光學傳感器315捕獲，在一個實施例中，所述對象可以是用戶的手。將三維圖像中的對象映射至給出了每一對象的Z序(Z-order),即距離序(order in distance)的不同平面。所述Z序能夠使計算機程序將前景對象與背景區(qū)分開，并且能夠使計算機程序確定對象與顯示器的距離。采用諸如體視技術(stereo)之類的基于三角測量的方法的二維傳感器可能涉及密集圖像處理，以近似對象的深度。所述二維圖像處理使用來自傳感器的數(shù)據(jù)，并對所述數(shù)據(jù)進行處理，從而生成通常無法從二維傳感器得到的數(shù)據(jù)。對于三維傳感器可以不采用密集圖像處理，因為來自三維傳感器的數(shù)據(jù)包括深度數(shù)據(jù)。例如，對于飛行時間三維光學傳感器的圖像處理可以涉及簡單的表查找，從而將傳感器讀數(shù)映射至對象與顯示器的距離。所述飛行時間傳感器根據(jù)光從已知源行進，從對象反射并返回所述三維光學傳感器所花費的時間來確定對象距所述傳感器的深度?？梢杂伤鋈S光學傳感器確定對象在圖像中的深度，所述三維光學傳感器未采用第二三維光學傳感器來確定對象在圖像中的距離。在替代實施例中，光源能夠發(fā)射結構光，即，諸如平面、網格或者更為復雜的形狀之類的光圖案按照已知角度向對象上的投影。光圖案在到達表面上時發(fā)生形變的方式允許 視覺系統(tǒng)計算出對象在景物中的深度和表面信息。積分成像是一種提供全視差立體視圖的技術。為了記錄對象的信息，采用微透鏡陣列連同高分辨率光學傳感器。由于每一微透鏡相對于被成像的對象具有不同的位置，因而能夠將所述對象的多種透視成像到光學傳感器上?？梢詫λ涗浀暮衼碜悦恳晃⑼哥R的基本圖像的圖像進行電子轉移，然后在圖像處理中對其進行重構。在一些實施例中，積分成像透鏡可以具有不同的焦距，并且在對象焦點對準的情況下基于聚焦傳感器，在對象焦點沒對準的情況下基于散焦傳感器來確定對象深度。本發(fā)明的實施例不限于已經描述的三維光學傳感器的類型，而是可以采用任何類型的三維傳感器。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器。在一些⑶I中，能夠感測不只一個對象420的顯示系統(tǒng)400可以能夠執(zhí)行無法通過單一接觸識別的程序內的任務。例如，移動兩個手指使其分開可以對項目放大，且使兩個手指一起移動可以使項目縮小。在一個實施例中，存在第一三維光學傳感器415和第二三維光學傳感器417。所述第一三維光學傳感器415可以處于第一傾斜區(qū)域407a的后面，并且第二三維光學傳感器417可以處于第二傾斜區(qū)域407b的后面。所述傾斜區(qū)域407a和407b可以處于透明層405的角落內，或者可以從透明層405的任何部分延伸出來。所述第一三維光學傳感器415可以具有視場460。在視場460內捕獲對象420的圖像。由于第一對象420處于第一三維光學傳感器415和第二對象422之間，因而第一三維光學傳感器415無法看到第二對象422。所述視場可以包括沿所述視場的超過第一對象420的部分455受到第一對象420阻擋的視野(view)455。所述第二三維光學傳感器417能夠在其視場內捕獲包括第一對象420和第二對象422 二者的深度的圖像。例如，第一三維光學傳感器415能夠確定諸如用戶手指之類的第一對象420的距離。如果第一三維光學傳感器415對第二對象422的視野受到第一對象420的阻擋，那么第一三維光學傳感器415可能無法捕獲第二對象422，例如，所述第二對象為用戶的另一只手上的手指。所述第一三維光學傳感器415和第二三維光學傳感器417可以處于顯示系統(tǒng)400的角落內，或者所述光學傳感器可以位于所述顯示器之內或之上的任何位置，例如，頂部、底部或側面。由于距三維光學傳感器的深度是已知的，因而可以使用所述光學傳感器來確定對象的尺寸。如果距光學傳感器的深度未知，那么對象420的圖像可能看起來與距離光學傳感器415更遠的更大對象422 —樣。計算系統(tǒng)可以使用對象的尺寸確定對象的類型，例如，手、手指、筆或另一對象。圖5是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的顯示器。所述三維光學傳感器具有延伸到顯示面板510的周界517之外的可視區(qū)域。對象在周界517之外的移動能夠激活計算機系統(tǒng)的功能。傾斜區(qū)域507a可以允許處于傾斜區(qū)域507a的后面的三維光學傳感器具有包含超過顯示系統(tǒng)500的側邊575的視場。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域是從面板510前面的透明層延伸出來的穹507b。所述三維光學傳感器位于傾斜區(qū)域507a和507b的后面。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的方框圖。所述光學傳感器模塊600包括光源625和光學傳感器615。所述光學傳感器模塊600能夠捕獲可以包括圖像中對象的高度、寬度和深度的數(shù)據(jù)。所述光學傳感器模塊600可以連接至通信端口 670，從而將所捕獲的數(shù)據(jù)傳輸至計算裝置。所述通信端口 670可以是計算裝置上的通信端口 670。例如，通信端口670可以是通用串行總線(USB)端口或IEEE 1394端口。在一個實施例中，通信端口 670可以是計算裝置的輸入輸出控制器675的部分?？梢詫⑤斎胼敵隹刂破?75連接至計算機可讀介質685。計算裝置的輸入輸出控制器675可以連接至控制器680。控制器680能夠通過輸入輸出控制器675的通信端口 670接收三維光學傳感器模塊625所捕獲的數(shù)據(jù)。控制器680能夠根據(jù)三維光學傳感器模塊600所捕獲的數(shù)據(jù)來確定對象與光學傳感器模塊600的距離?？刂破?80能夠基于對象與三維光學傳感器模塊600的距離來確定對象與顯示器的距離。在一個實施例中，控制器680是處理器或專用集成電路(ASIC)。圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的示范性實施例的流程圖。所述方法開始于創(chuàng)建從透明層延伸出來的傾斜區(qū)域(在710)?？梢詫⑷S光學傳感器附著在所述傾斜區(qū)域的后面(在720)?？梢詫⒚姘甯街谒鐾该鲗拥暮竺?在730)。所述面板可以包括顯示圖像的表面，并且所顯示的圖像通過所述透明層能夠是可見的。在一個實施例中，所述傾 斜區(qū)域對紅外波長是透明的，并且對可見波長是不透明的。所述可見波長可以是大約從380nm到750nm。如果所述傾斜區(qū)域對紅外波長是透明的，并且對可見波長是不透明的，那么用戶除了傾斜區(qū)域之外將無法看到所述傾斜區(qū)域后面的任何部件，而且所述三維光學傳感器仍然能夠接收到從對象反射離開的紅外光。在一個實施例中，將所述光源附著在所述傾斜區(qū)域的后面。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域包括相對于所述透明層背表面的傾斜背表面，而所述傾斜區(qū)域的正表面平行于所述透明層的正表面。在一個實施例中，所述傾斜區(qū)域可以包括相對于所述透明層正表面的傾斜正表面。如果所述傾斜區(qū)域的正表面相對于所述透明層的正表面是傾斜的，那么所述三維光學傳感器的視場可以與所述透明層的正表面對準。在以上描述中闡述了很多細節(jié)，以提供對本發(fā)明的理解。但是，本領域技術人員應當理解，可以在沒有這些細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明。盡管已經相對于有限數(shù)量的實施例公開了本發(fā)明，但是本領域技術人員將認識到由其得到的很多修改和變化。所附權利要求旨在涵蓋落在本發(fā)明的實際精神和范圍內的此類修改和變化。
權利要求
1.一種顯不系統(tǒng)100,包括 包括正面和背面的透明層105以及從所述透明層延伸出來的傾斜區(qū)域107，其中，所述傾斜區(qū)域包括正面和背面； 所述透明層的背面上的面板110 ;以及 所述傾斜區(qū)域的背面上的三維光學傳感器115。
2.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，還包括第二三維光學傳感器417，用于確定位于所述第二三維光學傳感器的視場內的對象距所述第二三維光學傳感器的深度。
3.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述傾斜區(qū)域是穹形的。
4.根據(jù)上述權利要求中任何一項所述的系統(tǒng)，其中，將所述三維光學傳感器115附著在所述面板的周界之外。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述傾斜層處于所述面板的周界117之外。
6.根據(jù)上述權利要求中任何一項所述的系統(tǒng)，其中，所述三維光學傳感器115選自由飛行時間傳感器、結構光傳感器、聚焦傳感器和散焦傳感器構成的集合。
7.一種方法，包括 創(chuàng)建從透明層105延伸出來的傾斜區(qū)域107 ； 將三維光學傳感器115附著在所述傾斜區(qū)域的后面；以及 將面板110附著在所述透明層的后面。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述傾斜區(qū)域對紅外波長是透明的。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述傾斜層對可見波長是不透明的。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括從由飛行時間信息、結構光信息、聚焦深度信息和散焦深度信息構成的集合生成深度信息。
11.根據(jù)權利要求7-10中任何一項所述的方法，其中，所述傾斜區(qū)域包括相對于所述透明層背表面108的傾斜背表面。
12.根據(jù)權利要求7-11中任何一項所述的方法，其中，所述傾斜區(qū)域包括相對于所述透明層正表面106的傾斜正表面。
13.根據(jù)權利要求7-12中任何一項所述的方法，還包括使所述三維光學傳感器的視場135與透明層的正表面對準。
14.根據(jù)權利要求7-13中任何一項所述的方法，還包括將光源125附著在所述傾斜區(qū)域的后面。
15.—種顯不系統(tǒng),包括 在正面顯示圖像的面板110 ； 三維光學傳感器115，用于確定位于所述三維光學傳感器的視場內的對象距所述三維光學傳感器的深度； 透明層105，其包括正面、處于所述面板的正面的前面的背面、和側面；以及 在所述三維光學傳感器的前面的從所述透明層延伸出來的傾斜區(qū)域。
全文摘要
一種顯示系統(tǒng)可以包括透明層。所述透明層可以包括正面和背面。傾斜區(qū)域可以從所述透明層延伸出來。面板可以處于所述透明層的背面上。三維光學傳感器可以處于所述傾斜區(qū)域的背面上。
文檔編號G06F3/042GK102648444SQ200980162812
公開日2012年8月22日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權日2009年10月12日
發(fā)明者B.阿什克拉夫特, J.列弗, M.特蕾西 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責任合伙企業(yè)