本公開內(nèi)容一般地涉及觸摸屏，并且更特別地涉及光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

觸摸屏是可用于包括手機、個人數(shù)字助理(PDA)、電子書、銷售點終端等各種基于計算機的產(chǎn)品的輸入設(shè)備。觸摸屏通常以覆蓋于顯示器上的透明薄膜形成，使得用戶能夠直觀地與顯示器上的對象和場景交互。

目前已有若干種已知類型的觸摸屏，包括電阻式、電容式、紅外和聲波觸摸屏。電容式觸摸屏由于低沉本、相對精度以及檢測多個觸摸的能力已經(jīng)成為最流行的。電容式觸摸屏通過檢測由于用戶手指的觸摸或者很靠近屏幕而引起的電容小變化來工作。但是因為它們依賴于電容的小變化，所以電容式觸摸屏對于由例如灰塵、水等引起的假觸摸檢測以及對于電磁干擾(EMI)是敏感的。而且難以區(qū)分實際觸摸與諸如手指之類的對象很靠近屏幕的情形。另外，電容式觸摸屏還無法輕易地放大尺寸，因為信號辨別能力變得過低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一個方面的實施例中，本實用新型提供一種觸摸屏，包括：透光介質(zhì)；第一光源，被定位成沿第一方向發(fā)射跨越所述透光介質(zhì)的光；第二光源，被定位成沿垂直于所述第一方向的第二方向發(fā)射跨越所述透光介質(zhì)的光；檢測電路，用于檢測由所述第一光源及第二光源沿所述第一方向及第二方向發(fā)射的光的駐波圖形；以及控制電路，與所述檢測電路耦接，用于測量在未觸摸狀態(tài)下的第一駐波圖形以及在觸摸狀態(tài)下的第二駐波圖形，所述控制電路響應(yīng)于所述第一駐波圖形與所述第二駐波圖形之間的差異而檢測觸摸位置。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源提供集中于第一波長的基本上相干的光，并且所述第二光源提供集中于與所述第一波長不同的第二波長的基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源以第一脈沖時序提供基本上相干的光，并且所述第二光源在與所述第一脈沖時序不同的第二脈沖時序提供基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源包括在所述觸摸屏之下的顯示器的邊緣行以及與所述邊緣行及所述透光介質(zhì)相鄰用于沿所述第一方向引導(dǎo)光的多個相應(yīng)的棱鏡元件。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中：所述第一光源被定位為沿著所述透光介質(zhì)的第一側(cè)面，并且所述第二光源被定位為沿著所述透光介質(zhì)的第二側(cè)面；并且所述檢測電路包括：沿著與所述第一側(cè)面相對的第三側(cè)面的包括第一多個像素的第一光檢測器；以及沿著與所述第二側(cè)面相對的第四側(cè)面的包括第二多個像素的第二光檢測器。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光檢測器及第二光檢測器分別包括在所述觸摸屏之下的顯示器的邊緣行和邊緣列。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光檢測器及第二光檢測器分別被布置為垂直沿著所述觸摸屏的所述第三側(cè)面及第四側(cè)面。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述透光介質(zhì)包括：從所述第一側(cè)面向所述第三側(cè)面延伸的第一多個光纖，以及基本上垂直于所述第一多個光纖且從所述第二側(cè)面向所述第四側(cè)面延伸的第二多個光纖；以及位于所述第一多個光纖的相鄰光纖對之間的多個圓形腔。

在另一個方面的實施例中，本實用新型提供一種光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)，包括：用于形成包括散布有多個圖像傳感器像素的多個顯示像素的混合的顯示和圖像傳感器的半導(dǎo)體主體；以及控制電路，用于以第一圖形來驅(qū)動所述多個顯示像素并且測量所述多個圖像傳感器像素的第二圖形，所述控制電路分析所述第二圖形以檢測對象的位置并且響應(yīng)于所述第二圖形而選擇性地檢測觸摸位置。

根據(jù)上述光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的一個單獨實施例，其中還包括覆蓋于所述混合的顯示和圖像傳感器的表面上的空間光調(diào)制器。

附圖說明

通過參照附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好理解本公開內(nèi)容，并且會清楚其眾多的特征和優(yōu)點，在附圖中：

圖1以局部框圖和局部頂視圖來示出現(xiàn)有技術(shù)已知的電容式觸摸屏系統(tǒng)；

圖2以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)各種實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)；

圖3示出了根據(jù)第一特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的頂視圖；

圖4示出了根據(jù)第二特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的頂視圖；

圖5以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)第三特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)；

圖6以局部框圖和局部側(cè)視圖來示出根據(jù)第四特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)；以及

圖7以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)第五特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)。

圖8示出了根據(jù)第六特定實施例的使用混合的顯示和光傳感器的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖9示出了根據(jù)第七特定實施例的使用混合的顯示和光傳感器的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的側(cè)視圖。

在不同附圖中的相同附圖標識被用來指示相似的或相同的項。除非另有指出，否則詞語“耦接的”及其關(guān)聯(lián)的動詞形式包括直接連接以及借助于本技術(shù)領(lǐng)域已知的方式進行的間接電連接，并且除非另有指出，否則任何關(guān)于直接連接的描述都同樣隱含使用適合形式的間接電連接的可替換實施例。

具體實施方式

在本文所給出的某些實施例中所公開的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)依賴于以下性質(zhì)：透射穿過外殼的光將會展現(xiàn)出能夠由附近的對象(例如，手指、觸控筆等)擾動的駐波干擾圖形。通過感測出在未觸摸狀態(tài)下的圖形作為基線，觸摸能夠通過將隨后測得的圖形與在未觸摸狀態(tài)下的圖形進行比較來檢測出，并且使用駐波圖形內(nèi)的擾動來定位觸摸的位置。

根據(jù)其他實施例，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)包含用于形成包含散布有圖像傳感器像素陣列的顯示像素陣列的混合的顯示和圖像傳感器的半導(dǎo)體主體，以及控制電路?？刂齐娐芬缘谝粓D形來驅(qū)動一個或多個顯示像素并且使用圖像傳感器像素來測量第二圖形?？刂齐娐贩治龅诙D形以檢測諸如手指或觸控筆之類的對象的尺寸和位置，并且響應(yīng)于第二圖形而選擇性地檢測觸摸位置。在某些實施例中，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)還包含覆蓋于混合的顯示和圖像傳感器的表面之上的空間光調(diào)制器。在一種形式中，空間光調(diào)制器是衍射光柵，并且控制電路通過激活顯示像素并測量在多個相鄰的圖像傳感器像素中的反射光來測量對象的位置。在另一種形式中，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)激活多個顯示像素并且使用空間光調(diào)制器來創(chuàng)建附近對象的全息圖。

圖1以局部框圖和局部頂視圖來示出現(xiàn)有技術(shù)已知的電容式觸摸屏系統(tǒng)100。電容式觸摸屏系統(tǒng)100一般地包含觸摸屏110、驅(qū)動器120、接收器130、處理器140和顯示器150。觸摸屏110是具有覆蓋且跨水平導(dǎo)體之上的垂直導(dǎo)體的矩形透明屏幕，垂直導(dǎo)體和水平導(dǎo)體的相交處代表潛在的觸摸位置。處理器140具有與驅(qū)動器120的輸入耦接的輸出，用于控制驅(qū)動器120來給水平導(dǎo)體提供信號。接收器130具有與垂直導(dǎo)體連接的輸入，用于檢測電容變化并將測量結(jié)果提供給處理器140。顯示器150位于觸摸屏110之下，使得用戶能夠直觀地與顯示器150上的對象或圖像交互。

例如，驅(qū)動器120能夠使用水平導(dǎo)體內(nèi)的電容，以形成其頻率由電容確定的振蕩器。接收器130然后測量在垂直導(dǎo)體上的頻率并且通過感測出相比于未觸摸狀態(tài)的振蕩頻率之差來檢測觸摸。處理器140在與檢測到的頻率偏差對應(yīng)的行和列處檢測到觸摸。測量電容變化的其他方式同樣是可能的。

雖然電容式觸摸屏系統(tǒng)100成本低且相當(dāng)可靠，但是在導(dǎo)體之間的小電容同樣能夠受到除了人的手指之外的其他對象(例如，水滴)擾動。EMI同樣能夠?qū)е抡`檢測。而且，電容式觸摸屏系統(tǒng)100難以將接近觸摸與實際觸摸區(qū)分開，使得它可能是過度靈敏的。

圖2以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)各種實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)200。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)200一般地包含透光介質(zhì)202、光源212和222、光檢測器232和242，以及控制電路250。

透光介質(zhì)202一般為通過已知的有機或無機材料形成的透明薄膜。例如，在一種實施例中，透光介質(zhì)202能夠以具有大約2.6的相對較高的折射率的TiO₂形成。透光介質(zhì)202具有第一側(cè)面210、第二側(cè)面220、第三側(cè)面230和第四側(cè)面240。光源212被定位于第一側(cè)面210處或附近，用于從第一側(cè)面210向第三側(cè)面230發(fā)射光。光源222被定位于第二側(cè)面220處或附近，用于從第二側(cè)面220向第四側(cè)面240發(fā)射光。光源212和222是可以發(fā)射部分或基本上相干的光的任意合適的光發(fā)射器。光源212和222的實例將會在下文進行描述。在一種特定的實施例中，光源212和222發(fā)射不同波長的光。

光檢測器232是沿第三側(cè)面230布置的一組光電檢測器。每個這樣的光電檢測器都能夠是單個圖像傳感器像素或圖像傳感器像素陣列。盡管在圖2中被示為沿透光介質(zhì)202的深度布置的，如同下文將描述的，但是光電檢測器同樣能夠沿透光介質(zhì)202之下的平面來布置。同樣地，光檢測器242是沿第四側(cè)面240布置的類似的一組光電檢測器。

控制電路250包含驅(qū)動器252、接收器254和控制器256。驅(qū)動器252具有輸入，以及與每個光源212和222連接的輸出，用于給光源212和222提供激活信號。接收器254具有與光檢測器232和243連接的輸入，以及輸出。控制器256具有與接收器254的輸出連接的輸入，以及與驅(qū)動器252的輸入連接的輸出。在一種示例性的實施例中，光檢測器232和242每個都包含水平的電荷耦合器件(CCD)，用于采集由每個光電檢測器按順序接收到的信號并將它們傳輸給接收器254，并且接收器254包含放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用于將由每個CCD提供的信號轉(zhuǎn)換成代表所接收的光強的數(shù)字信號以進一步處理。在其他實施例中，光檢測器232和242能夠使用互補型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)以有源像素傳感器來實現(xiàn)。

根據(jù)下文將描述的各種特定實施例，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)200依賴于光源212和222在透光介質(zhì)202中建立駐波圖形。光檢測器232和242能夠分別檢測沿著側(cè)面230和240的駐波圖形。另外，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)200還依賴于以下事實：觸摸(例如，非常接近于透光介質(zhì)202的頂表面的手指)擾動駐波圖形?？刂破?56使用光源212和222來確定在未觸摸狀態(tài)下的第一駐波圖形，并且然后確定在觸摸狀態(tài)下的第二駐波圖形?？刂破?56響應(yīng)于第一及第二駐波圖形之差來確定觸摸位置。注意，控制器256可以使用在圖形與位置之間的復(fù)雜變換來推斷出觸摸位置。

如同下文將關(guān)于若干特定實施例來描述的，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)200提供了相對于電容式觸摸方式的若干改進。首先，由于它依賴于能夠發(fā)射光的物理對象的接近，因而觸摸檢測將不容易受EMI影響，并且甚至將會檢測到電絕緣對象(例如，戴手套的手指)的存在。其次，觸摸檢測是全息的，并且從而對象朝屏幕靠近也能夠被檢測到，還有對象的尺寸和形狀。這種能力允許觸摸檢測軟件過濾掉無關(guān)的對象，例如，水滴。第三，對駐波圖形的檢測能夠用以前存在的元件來執(zhí)行，從而允許低成本的實施方式。

圖3示出了根據(jù)第一特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)300的頂視圖。在光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)300中，透光介質(zhì)202以包含第一組水平光纖304和第二組垂直光纖306的一組分立光纖來形成。每個光纖都能夠以任意合適的透光材料(例如，TiO₂)形成。在這方面，光源212和222提供偏振光，使得部分光逃逸出。觸摸，例如，觸摸區(qū)310，影響由光檢測器232和242接收到的信號的幅值。特別地，由在光學(xué)觸摸屏300之上的觸摸區(qū)310代表的觸摸將會導(dǎo)致光纖內(nèi)的擾動，并且擾動的水平和垂直位置及形狀與在光檢測器232和242內(nèi)的檢測信號之間的相關(guān)性能夠被找出。

圖4示出了根據(jù)第二特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)400的頂視圖。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)400包含了其其中代表性部分420示于圖4中的透光介質(zhì)202。部分420包含水平延伸的一組光纖422，在每隔一對光纖422之間有圓形腔組424。光纖和圓形中的每個腔能夠以任意合適的透光材料(例如，TiO₂)形成。右側(cè)是線性檢測器陣列410，而左側(cè)是線性檢測器陣列430。每個線性檢測器陣列都包含散布有圖像傳感器像素的顯示像素，間隙對應(yīng)于相鄰光纖422之間的空間。線性檢測器陣列410包含光發(fā)射器412、光電檢測器414、光發(fā)射器416和光電檢測器418。線性檢測器陣列430包含光電檢測器432、光發(fā)射器434、光電檢測器436和光發(fā)射器438。因而，光發(fā)射器412位于第一光纖的右側(cè)，而光電檢測器432位于第一光纖的左側(cè)，光發(fā)射器434位于第二光纖的左側(cè)，而光電檢測器414位于第二光纖的右側(cè)，等等。

圓形腔424部分用于將來自一個光纖的光耦合至相鄰的光纖，使得入射光的強度由圓形腔424劃分成前向分量和后向分量。前向分量和后向分量的強度由于到不同數(shù)量的圓形腔內(nèi)的光耦合而從發(fā)射器到檢測器發(fā)生變化。該特性允許在特定位置的陣列上方的觸摸按照能夠被檢測到且與觸摸位置相關(guān)的方式擾動前向分量和后向分量。

例如，假定存在觸摸440，如圖4所示。觸摸440擾動由檢測器436感測到的前向分量以及由光電檢測器418感測到的后向分量。該擾動能夠通過與來自未擾動光纖的前向和后向信號的比較來感測。

在使用部分420的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)的一種實施例中，具有垂直于光纖422延伸的光纖的另一個層將會覆蓋于部分420之上或下墊于部分420之下。控制電路250將會使用來自該另一層的測量結(jié)果來確定觸摸440的X和Y坐標。在另一種實施例中，光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)包含具有僅沿一個方向延伸的光纖的單個層，并且使用前向分量和后向分量來不僅檢測出受觸摸440影響的行，還有沿著這些行的位置。但是，該另一種實施例不會產(chǎn)生像使用兩個正交層的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)那樣精確的觸摸位置。

圖5以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)第三特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)500。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)500包含覆蓋于顯示層520之上的透光介質(zhì)202。顯示層520包含延伸超出透光介質(zhì)202的邊緣的像素530和540的邊緣行。像素530的邊緣行包含被用作光源的紅色像素532和綠色像素534。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)500改變在邊緣行內(nèi)的正常顯示圖像的用途以作為用于在透光介質(zhì)202內(nèi)建立駐波圖形的源來操作。紅光和綠光由像素532和534沿大體向上的方向發(fā)射，但是分別由棱鏡元件550和560重定向穿過透光介質(zhì)202，平行于顯示層520的平面。像之前一樣，紅光和綠光產(chǎn)生能夠在未觸摸狀態(tài)下測得的駐波圖形，并且在未觸摸狀態(tài)下的測量結(jié)果與當(dāng)前的測量結(jié)果之間的差異能夠被用來檢測觸摸位置。

邊緣像素的再使用通過改變現(xiàn)有顯示陣列的一部分的用途來允許低成本下的靈活操作。它還允許用于更精確觸摸檢測的各種調(diào)制模式，包括時間編碼、波長編碼、空間編碼(棱鏡元件能夠收集來自若干LED的光)，以及偏振編碼。如果連同能夠區(qū)分它們的像素一起存在多個偏振、脈沖時序和/或波長范圍的光源，則多少有些獨立的多個擾動圖形能夠被計算出。因而，能夠進行位置的多重確定，從而導(dǎo)致更加穩(wěn)健的總體觸摸位置確定。特別地，如果時序或偏振交錯(例如，奇數(shù)光源具有一種狀態(tài)，而偶數(shù)光源具有另一種狀態(tài))，則能夠降低串?dāng)_，提高分辨率。

圖6以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)第四特定實施例的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)600。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)600包含覆蓋于顯示平面610的透光介質(zhì)202。透光介質(zhì)202包含第一側(cè)面210和第二側(cè)面220以及相鄰的光源212和222。顯示平面610包含主顯示區(qū)612，以及在第三側(cè)面230附近的傳感器陣列614和在第四側(cè)面640附近的傳感器陣列616。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)600基于以下事實使用傳感器陣列614和616而不是232和242：在透光介質(zhì)202內(nèi)的駐波圖形將會將某一圖形反射到將會同樣受觸摸擾動的顯示平面610之上。雖然與使用沿著邊緣的傳感器的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)相比損失了一定的靈敏性，但是它能夠被容易地且低成本地制造，并且這樣對于許多應(yīng)用將會是適合的。

圖7以局部框圖和局部透視圖來示出根據(jù)第五特定實施例的使用混合的顯示和光傳感器710的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)700。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)700包含用于形成與控制電路250連接的混合的顯示和光傳感器710的半導(dǎo)體基板720?；旌系娘@示和光傳感器710包含被示為清晰塊的圖像傳感器像素陣列(例如，代表性的圖像傳感器像素718)和被示為陰影塊的顯示像素陣列(例如，代表性的顯示像素712、714和716)混雜成棋盤格子圖形。

混合的顯示和光傳感器710包含半導(dǎo)體基板720和濾色器陣列730。在半導(dǎo)體基板720中，每個像素都以PN結(jié)二極管來形成，其中圖像傳感器像素使用反向偏置的二極管，例如，示例性的二極管722，而顯示像素使用正向偏置的二極管，例如，示例性的二極管724。濾色器陣列730覆蓋于半導(dǎo)體基板720之上，并且產(chǎn)生一般按修改的拜耳圖形來排布的綠色、紅色及藍色顯示像素，例如，綠色顯示像素712、紅色顯示像素714和藍色顯示像素716。修改的拜耳圖形像常規(guī)的拜耳濾波器那樣包含比例為2∶1∶1的綠色、紅色及藍色顯示像素，但是被修改為包含圖像傳感器像素陣列，圖像傳感器像素位于每對相鄰的顯示像素之間。像顯示像素一樣，圖像傳感器像素使用成修改的拜耳圖形的濾色器陣列。

雖然圖像傳感器像素典型地比顯示像素更小，但是為了便于制造，在光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)700中，它們被制作成相同的尺寸。在一種可替換的實施例中，每個圖像傳感器像素能夠以更小的圖像傳感器的陣列來實現(xiàn)。

控制電路250激活顯示像素陣列，并且使用圖像傳感器像素陣列來采集圖像，以確定對象(例如，手指或觸控筆)距離表面的位置。位置包括平面坐標以及到混合的顯示和圖像傳感器的表面的距離?？刂齐娐?50通過在鄰近的圖像傳感器像素處測量對象附近的反射光的強度來智能地測量該距離，使得它能夠準確地區(qū)分觸摸和接近觸摸。半導(dǎo)體基板720和濾色器陣列730的生產(chǎn)成本低，并且光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)700不需要單獨的透光層，但是控制電路250需要額外的處理能力來定位對象并且基于反射光圖形和強度來測量對象的位置。

混合的顯示和光傳感器710同樣能夠與其他元件一起使用，以形成可提供相對于電容式觸摸屏的各種優(yōu)勢的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)。現(xiàn)在將解釋兩個這樣的實例。

圖8示出了根據(jù)第六特定實施例的使用混合的顯示和光傳感器810的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)800的側(cè)視圖。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)800包含混合的顯示和光傳感器810以及按照覆蓋于混合的顯示和光傳感器810之上但與其分離的光柵820的形式的空間光調(diào)制器?；旌系娘@示和光傳感器810包含散布有圖像傳感器像素陣列的顯示像素陣列，并且類似于圖7的混合的顯示和光傳感器710那樣來構(gòu)造。如圖8所示，混合的顯示和光傳感器810包含示例性的藍色顯示像素812以及示例性的相鄰的藍色圖像傳感器像素814和816。

光柵820是具有用于分光并將光線衍射成若干光束或“光柵級次(grating orders)”的周期性結(jié)構(gòu)的衍射光柵，這些光束或“光柵級次”代表衍射光的強度的最大值。圖8所示的是與光柵級次0對應(yīng)的主光束830、向右移位了預(yù)定角度的且具有+1的光柵級次的光束831，以及向左移位的包含具有-1的光柵級次的光束841、具有-2的光柵級次的光束842、具有-3的光柵級次的光束843、具有-4的光柵級次的光束844以及具有-5的光柵級次的光束845的一組光束840。

如圖8所示，當(dāng)顯示像素812被激活時，光束830被反射到像素816之內(nèi)，并且光束841被反射到圖像傳感器像素814之內(nèi)。通過對穿過光柵820的反射光的圖形的分析，控制電路250可以檢測出在混合的顯示和光傳感器810的表面附近的對象的形狀和距離。由于該目的，光柵820可用于容易地且精確地測量位置。

圖9示出了根據(jù)第七特定實施例的使用混合的顯示和光傳感器910的光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)900的側(cè)視圖。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)900包含覆蓋于混合的顯示和光傳感器910之上但與其分離的空間光調(diào)制器920。混合的顯示和光傳感器910再次包含具有散布有圖像傳感器像素陣列的顯示像素陣列以及上覆的濾色器陣列的半導(dǎo)體主體，并且類似于圖7的混合的顯示和光傳感器710那樣來構(gòu)造。在混合的顯示和光傳感器910中，每個顯示像素發(fā)射相干或部分相干的光。但是，與光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)800不同，控制電路250促使混合的顯示和光傳感器910來激活許多像素，例如，圖9所示的藍色像素911-914，同時，每個像素發(fā)射相干的或部分相干的光。

空間光調(diào)制器920對來自相干的顯示像素的光進行折射、重定向和相位匹配，以形成附近對象的自由空間的三維駐波圖形，即，全息圖。全息圖然后能夠由圖像傳感器像素陣列(例如，示例性圖像傳感器像素915)檢測到，以分析對象，從而確定對象的形狀以及對象到光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)900的表面的距離。光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)900能夠使用不同類型的空間光調(diào)制器，包括液晶顯示器(LCD)、聲光及電光調(diào)制器。LCD調(diào)制器是三者中最慢的，但卻是眾所周知的，并且已經(jīng)被廣泛地開發(fā)用于消費者電子應(yīng)用。聲光和電光調(diào)制器較快，但較少開發(fā)。

因而，在空間光調(diào)制器(例如，衍射光柵或LCD調(diào)制器)的幫助下，下墊的混合的顯示和圖像傳感器能夠更準確且更高效地形成附近對象的位置信息，從而簡化了控制電路250的處理任務(wù)。

以上所公開的題材應(yīng)當(dāng)被理解為說明性的，而非限制性的，并且隨附的權(quán)利要求書意指涵蓋屬于請求保護的真實范圍之內(nèi)的所有此類修改、增強以及其他實施例。例如，各種材料都能夠被用于形成透光層、光纖和圓形腔。而且，下墊的顯示層能夠被修改用途以包含用于測量駐波圖形以及這些圖形的擾動的圖像傳感器像素。另外，還能夠給光學(xué)觸摸屏系統(tǒng)添加各種其他元件，以促進觸摸檢測，例如，外部光源、棱鏡、光柵及空間光調(diào)制器。

根據(jù)觸摸屏的一個方面，第一及第二光源提供基本上相干的光。

根據(jù)另一個方面，第一光源基本上提供具有第一偏振的相干光，并且第二光源按不同于第一偏振的第二偏振來提供基本上相干的光。

根據(jù)又一個方面，沿著第三側(cè)面的第一多個像素以及沿著第四側(cè)面的第二多個像素每個都包含光電檢測器陣列。

根據(jù)還有另一個方面，觸摸屏的控制電路包含與第一及第二光源耦接的驅(qū)動器、與第一及第二光檢測器耦接的接收器，以及用于響應(yīng)于接收器的輸出而確定觸摸位置的控制器。

根據(jù)裝置的一個方面，空間光調(diào)制器包括衍射光柵，并且控制電路通過激活顯示像素并測量在多個相鄰的圖像傳感器像素中的反射光來測量對象的位置。

根據(jù)另一個方面，空間光調(diào)制器包括液晶顯示器(LCD)調(diào)制器，并且控制電路通過激活該多個顯示像素并使用多個相鄰的圖像傳感器像素測量對象的全息圖來測量對象的位置。

根據(jù)又一個方面，該多個顯示像素按棋盤格(checkerboard)散布有多個圖像傳感器像素。

根據(jù)還有另一個方面，裝置包含覆蓋于至少該多個顯示像素之上的拜耳濾波器。

在一個方面的實施例中，提供了一種觸摸屏，包括：透光介質(zhì)；第一光源，被定位成沿第一方向發(fā)射跨越所述透光介質(zhì)的光；第二光源，被定位成沿垂直于所述第一方向的第二方向發(fā)射跨越所述透光介質(zhì)的光；檢測電路，用于檢測由所述第一光源及第二光源沿所述第一方向及第二方向發(fā)射的光的駐波圖形；以及控制電路，與所述檢測電路耦接，用于測量在未觸摸狀態(tài)下的第一駐波圖形以及在觸摸狀態(tài)下的第二駐波圖形，所述控制電路響應(yīng)于所述第一駐波圖形與所述第二駐波圖形之間的差異而檢測觸摸位置。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源及第二光源提供基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源提供集中于第一波長的基本上相干的光，并且所述第二光源提供集中于與所述第一波長不同的第二波長的基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源提供具有第一偏振的基本上相干的光，并且所述第二光源提供具有不同于所述第一偏振的第二偏振的基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源以第一脈沖時序提供基本上相干的光，并且所述第二光源在與所述第一脈沖時序不同的第二脈沖時序提供基本上相干的光。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中：所述第一光源被定位為沿著所述透光介質(zhì)的第一側(cè)面，并且所述第二光源被定位為沿著所述透光介質(zhì)的第二側(cè)面。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一光源包括在所述觸摸屏之下的顯示器的邊緣行以及與所述邊緣行及所述透光介質(zhì)相鄰用于沿所述第一方向引導(dǎo)光的多個相應(yīng)的棱鏡元件。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述檢測電路包括：沿著與所述第一側(cè)面相對的第三側(cè)面的第一光檢測器；以及沿著與所述第二側(cè)面相對的第四側(cè)面的第二光檢測器。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中：所述第一光檢測器包括沿著所述第三側(cè)面的第一多個像素；以及所述第二光檢測器包括沿著所述第四側(cè)面的第二多個像素。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中：沿著所述第三側(cè)面的所述第一多個像素和沿著所述第四側(cè)面的所述第二多個像素均包括光電檢測器的陣列。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一檢測器及第二檢測器分別包括在所述觸摸屏之下的顯示器的邊緣行和邊緣列。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述第一檢測器及第二檢測器分別被布置為垂直沿著所述觸摸屏的所述第三側(cè)面及第四側(cè)面。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述透光介質(zhì)包括：從所述第一側(cè)面向所述第三側(cè)面延伸的第一多個光纖，以及基本上垂直于所述第一多個光纖且從所述第二側(cè)面向所述第四側(cè)面延伸的第二多個光纖。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述透光介質(zhì)還包括：位于所述第一多個光纖的相鄰光纖對之間的多個圓形腔。

根據(jù)上述觸摸屏的一個單獨實施例，其中所述控制電路包括：與所述第一光源及第二光源耦接的驅(qū)動器；與所述第一光檢測器及第二光檢測器耦接的接收器；以及用于響應(yīng)于接收器的輸出而確定觸摸位置的控制器。

在另一個方面的實施例中，提供了一種裝置，包括：用于形成包括散布有多個圖像傳感器像素的多個顯示像素的混合的顯示和圖像傳感器的半導(dǎo)體主體；以及控制電路，用于以第一圖形來驅(qū)動所述多個顯示像素并且測量所述多個圖像傳感器像素的第二圖形，所述控制電路分析所述第二圖形以檢測對象的位置并且響應(yīng)于所述第二圖形而選擇性地檢測觸摸位置。

根據(jù)上述裝置的一個單獨實施例，其中還包括覆蓋于所述混合的顯示和圖像傳感器的表面上的空間光調(diào)制器。

根據(jù)上述裝置的一個單獨實施例，其中所述空間光調(diào)制器包括衍射光柵，并且所述控制電路通過激活顯示像素并測量在多個相鄰的圖像傳感器像素中的反射光來測量所述對象的所述位置。

根據(jù)上述裝置的一個單獨實施例，其中所述空間光調(diào)制器包括液晶顯示器(LCD)調(diào)制器，并且所述控制電路通過激活所述多個顯示像素并使用多個相鄰的圖像傳感器像素測量所述對象的全息圖來測量所述對象的所述位置。

根據(jù)上述裝置的一個單獨實施例，其中所述多個顯示像素按棋盤格散布有所述多個圖像傳感器像素。

根據(jù)上述裝置的一個單獨實施例，還包括覆蓋于至少所述多個顯示像素之上的拜耳濾波器。

在再一個方面的實施例中，提供了一種方法，包括：沿第一方向和與所述第一方向垂直的第二方向發(fā)射通過透光介質(zhì)的光；測量在未觸摸狀態(tài)下的第一二維駐波圖形；測量在觸摸狀態(tài)下的第二二維駐波圖形；以及響應(yīng)于所述第一二維駐波圖形與所述第二二維駐波圖形之間的差異而確定觸摸位置。

根據(jù)上述方法的一個單獨實施例，其中發(fā)射通過透光介質(zhì)的光包括：使用沿著所述透光介質(zhì)的第一側(cè)面的第一光源發(fā)射光；以及使用沿著所述透光介質(zhì)的第二側(cè)面的第二光源發(fā)射光。

根據(jù)上述方法的一個單獨實施例，其中測量所述第一二維駐波圖形和所述第二二維駐波圖形均包括：使用第一光檢測器檢測由所述第一光源發(fā)射的光；以及使用第二光檢測器檢測由所述第二光源發(fā)射的光。

因而，在法律允許的最大范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由隨附的權(quán)利要求書及其等效形式的最寬泛的允許解釋來確定，并且不應(yīng)當(dāng)由前面的詳細描述來限制或限定。