具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的制作方法

专利名称：具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的制作方法
具有近红外过滤器的画素感应式显示系统背景技术
一些显示系统通过合并传感器(感应画素)作为触摸交互屏幕进行操作，从而允许经由触摸或者接近屏幕的一部分的各种用户输入(诸如手指、笔、对象)的用户交互。所述传感器依赖于来自交互对象的、在可见的和/或红外光谱内的反馈，所述光谱取决于传感器类型。虽然这些系统对于用户来说可以非常容易与其进行交互，但它们不是没有它们的问题。一个这样的问题是对于显示系统中的传感器来说，由于环境光干扰，很难确定对象实际上何时触摸屏幕或者接近屏幕，因为环境光包含传感器对其敏感的波长，这可以导致不准确的输入和使用这样的系统的用户感到失望。发明内容
本概要被提供来以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的详细说明中被进一步描述。本概要既不打算识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不打算被使用来限制所要求保护的主题的范围。
根据一个或多个方面，显示系统包括盖面板和显示面板。所述显示面板包括多个显示画素和多个传感器元件，所述传感器元件被配置来检测从所述盖面板的门限距离内的对象反射的红外光。过滤层被配置来在所述多个传感器元件检测所述红外光之前增加对从所述对象反射的近红外光的拒绝。


相同的数字贯穿附图被使用来引用相似的特征。
图1图示了根据一个或多个实施例的、示例性的画素感应式(sensor-1n-pixel)交互显示系统的截面视图。
图2图示了根据一个或多个实施例的、另一个示例性的画素感应式交互显示系统的截面视图。
图3图示了根据一个或多个实施例的、示例性的过滤器的光透射(lighttransmission)特性的例子。
图4图示了根据一个或多个实施例的、另一个示例性的画素感应式交互显示系统的截面视图。
图5图示了根据一个或多个实施例的、图案化(patterned)的过滤层的示例性的顶视图。
图6是图示了根据一个或多个实施例的、用于使用具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的过程的流程图。
图7是图示了根据一个或多个实施例的、用于建立具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的过程的流程图。
图8图示了根据一个或多个实施例的、可以被配置来实施具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的计算设备。
具体实施方式
本文讨论了一种具有近红外过滤器的画素感应式(SIP)显示系统。SIP交互显示系统包括显示面板和在所述显示面板之上的防护盖(例如，玻璃)面板。所述显示系统包括在所述显示面板外发射红外(IR)光的光源。触摸或接近所述防护盖的对象反射所述IR光，并且所反射的IR光被在所述显示面板中的完整/离散传感器元件检测到。所述显示系统包括过滤层，所述过滤层被配置成增加对近红外光的拒绝(例如，反射或吸收)，并且也可以被配置成减少对可视光和红外光的拒绝。过滤层可以位于不同的地点，诸如在显示面板和盖面板之间、在显不面板内、在盖面板内、或者在盖面板之上。
图1图示了根据一个或多个实施例的、示例性的SIP交互显示系统100的截面视图。显示系统100包括显示面板102和盖面板104。盖面板104被设计成保护显示面板102，并且典型地与显示面板102分离(但可以被固定在其之上)。显示系统100支持触摸输入，从而允许对显示系统100的显示面进行触摸(或在其门限距离内)的对象被检测到，以及可选地支持这样的对象的动作(例如，由用户做出的手势)。
显示面板102可以使用各种各样不同的技术中的任一种被实施。例如，显示面板102可以是液晶(IXD)显示面板、发光二级管(LED)显示面板、有机发光二级管(OLED)显示面板、等离子显示面板、软性显示面板、透明显示面板等等。应当理解，显示面板102可以包括各种不同的层，其数量和组成取决于被使用来实施显示面板102的技术。
触摸输入检测通过将图像传感器元件合并到画素感应式配置中的显示面板102中来实现。在画素感应式配置(也被称为单元内(in-cell)配置)中，图像传感器元件被放置于一个或多个显示画素中。图像传感器元件可以被包括在每个显示画素中，或替换地被包括在显示画素的子集中。在显示系统100中，传感器元件112被放置于显示面板102的显示画素114内。传感器元件112可以以各种方式被实施，诸如使用硅锗传感器、红外摄像机等等。显示面板102可选地也可以包括光阻挡层116，其被配置成阻挡来自传感器元件112的后(或者底)侧的显示光。触摸输入检测可以检测各种项目或对象，诸如手指、笔、触针、标签(例如，标签条形码或QR标签)等等。
作为本文讨论的具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的一部分，显示系统100也包括被放置于盖面板104和显示面板102之间的过滤层140。归因于显示系统100可以被使用在其中的环境，环境照明(以及来自显示系统100的显示光)常常在近红外光、红外光、以及可见红光区域中包括一些重叠波长。过滤层被使用来过滤掉近红外光来增加过滤器的影响，包括如下面讨论的在某些情况下的两次过滤效果。尽管过滤层140被设计有这样的波长，在此波长处，记住可见红色显示光下降(roll off)使得过滤器坚守那种响应的边缘以不至于滤掉太多的可见红光，但过滤层140也可以被使用来过滤可见红光的某些部分。在一个或多个实施例中，过滤层被配置成增加对近红外光的拒绝以及减少对可视光和红外光的拒绝，如下面更详细地讨论那样。
过滤层可以被实施在传感器元件112和其触摸正在被检测的对象之间的任意地点。虽然过滤层可以是显示系统100的最高层，但过滤层典型地不是显示系统100的最高层。不是显示系统100的最高层可以增加对过滤层的防护，这可以提供过滤层的增加的寿命，其取决于过滤层对由于物理使用或紫外线(UV)曝光而导致的退化的易感性(susceptibility)。在一个或多个实施例中，过滤层是在盖面板104的多个层或面板内的层。在一个或多个实施例中，过滤层被包括作为显示面板102的一部分，而不是被放置于盖面板104和显示面板102之间，如在下面参考图4更加详细地讨论的那样。
图2图示了根据一个或多个实施例的、另一个示例性的SIP交互显示系统200的截面视图。显示系统200包括显示面板202,所述显示面板202是图1的显示面板102的特定例子。显示系统200也包括盖面板104和过滤层140，如参考图1在上面讨论的那样。类同于图1的显示系统100，显示系统200支持触摸输入。触摸输入检测通过将图像传感器元件112合并到画素感应式配置中的显示面板202中而实现。
显示面板202包括顶部偏光器212、顶部玻璃基底214以及顶部RGB (红绿蓝)颜色过滤层216。RBG颜色过滤层216被配置成提供用于显示面板202的电互连。在一个或多个实施例中，RBG颜色过滤层216包括一个或多个互连的集成电路。显示面板202也包括液晶层220 (其是液体层而不是物理固体层)。传感器元件112被放置于RGB颜色过滤层216的、在光阻挡层116上面的显示画素114中。光阻挡层116被配置成阻挡来自传感器元件112的后(或底)侧的显示光。显示面板202也包括底部追踪层228、底部玻璃基底230以及底部偏光器232。
应当指出，显示系统200的层的尺寸和特征为了解释的目的可以变化，而不必按图2的比例。另外，显示面板202作为液晶显示器被讨论，但是应当理解，其它类型的显示技术替换地可以被使用，如上面讨论的那样。
回到图1，盖面板104是显示面板102之上的防护盖。盖面板104可以但不必被粘合或层压到显示面板102。盖面板104可以是玻璃盖,诸如从Corning, Inc.0f Corning,NY 可得到的 Corning Gorilla 玻璃盖、或从 Asahi Glass Company of Tokyo, Japan 或SCHOTT North America, Inc.0f Elmsford, NY可得到的玻璃盖。替换地，盖面板104可以是传统的钠钙玻璃盖或者由不同于玻璃的材料组成。例如，盖面板104可以是塑料盖、具有顶部硬敷层的聚合物薄片、附加到(或代替)玻璃盖的可移除的聚合物薄片、提供了针对触摸和拖拽动作或其它手势的减少的摩擦(例如，通过是轻微地颠簸)的聚合物薄片、它们的组合等等。
盖面板104具有显示由显示面板102产生的图像的显示面142。显示面142也是输入诸如通过用户将手指或其它对象放置在显示面142的门限距离内(或触摸显示面142)而经由其被接收的面。触摸显示面142的示例性的手指144被图示在图1中，但是应当指出，各种其它对象(例如，笔、触针、标签条形码或QR标签等等)可以被使用来触摸显示面142。虽然单个盖面板104被图示在图1中，但应当指出，显示系统100替换地可以包括任意数量的防护盖，并且过滤层140可以被放置于显示面板102和多个防护盖的任意一个或多个之间。例如，显示系统100可以包括多个防护盖面板(例如，是可移除的聚合物薄片的一个盖面板在是玻璃盖的另一个盖面板之上)，并且过滤层140可以被放置于多个防护盖面板之间。
显示系统100的各种方面参考顶部和底部被讨论。顶部指的是离显示面142较近的方向或位置，以及底部指的是离显示面142较远的方向或位置。例如，过滤层140的底部是与显示面板102的顶部毗邻的。
在一个或多个实施例中，显示系统100包括在显示面板102的底部或下面的反射面。该反射面可以被包括作为显示面板102的一部分或与显示面板102分离。该反射面允许可见光被反射以便帮助用户观看由显示面板102产生的图像。替换地，显示系统100可以包括一个或多个可见光源来帮助用户观看由显示面板102产生的图像，所述一个或多个可见光源诸如在显示面板102下面的发出在可见波长范围内的光的光源(例如，LED)、沿着显示面板102的一侧或多侧的发出在可见波长范围内的光的光源(例如，LED)等等。显示系统100的背光照明可以以耦合到导光板(LGP)的一个或多个的源阵列的形式使用这样的光源而被实现，所述导光板可以将光递送到显示面板102的后侧。替换地，光可以通过前光导(例如，被放置于显示面板102之上)被递送。
显示系统100也可以包括一个或多个红外(IR)光源，其发出在IR波长(例如，810nm到890nm)内的光。该IR光被发向显示面142，并且可以被触摸显示面142或在显示面142的门限距离内的对象反射。该反射的IR光被一个或多个传感器元件112感应到。该IR光源可以是LED或其它的IR光生成构件。IR光源可以位于显示面板102的下面，或者替换地，IR光源可以位于其它的地点，诸如沿着显示面板102的一侧或多侧(例如，经由LGP递送)、在显示面板102的上面(作为前光照明)、在显示面板102内等等。
在显示面142的门限距离内的对象指的是这样的对象，其与显示面142足够接近以便IR光会被该对象反射并被一个或多个传感器元件112感应到。该门限距离可以基于各种因素而变化，所述因素诸如由IR光源发出的IR光的强度、传感器元件112的敏感性、显示系统100中IR光穿过的层或面板的数量、传感器阵列的空间周期性、从传感器阵列平面到所述对象的z距离等等。例如，门限距离可以是大约1-10毫米，但是替换地其可以是其它距离。
在对象特征的可解析性(或图像对比度)、传感器阵列的阵列间隔、以及在该对象和传感器阵列平面之间的z分割距离之间存在权衡。位于靠近传感器阵列平面的对象可以用相当高的对比度在传感器阵列的空间解析度下被解析。然而，如果向传感器阵列平面上面的盖面板层增加厚度，或者如果对象到显示面的距离被增加，则在传感器阵列图像的空间频率(其是空间域的倒数)下的对象特征的对比度将被减少。这意味着当对象被放置在到传感器阵列平面的给定距离时，而在此处传感器图像希望捕获所希望的、对象特征的空间频率内容(spatial frequency content ),则传感器间隔将被设置足够小来捕获这样的内容。
应当指出，如果存在盖面板所需的最小厚度来满足针对显示面板的机械强度或其它要求，则存在最小感应间隔，在其之下不对增加图像对比度做出显著贡献。相反，被希望在对比度的给定水平下进行解析的对象的给定空间频率内容针对较高空间频率规定了盖面板的可允许的最大厚度，其接近传感器阵列空间频率可允许的最大厚度，并且针对较低空间频率规定了最大的对象到传感器平面全距离。例如，如果传感器阵列具有461 μ m的网格图案间隔，并且标签对象具有8mm (4mm点)的线上线下(LOLO)周期性间距，或换言之具有每毫米0.125线对的空间频率，则大约1.75mm的盖面板厚度将不会显著影响这样的对象内容的对比度。然而，如果标签对象具有3mm (1.5mm点)的LOLO间距，或每毫米0.33线对的空间频率，则大约1.75mm的盖面板厚度可能减少多达50%的图像对比度。如上面所指出的，可以在对比度的给定水平下进行解析的对象的空间频率、和该对象到成像传感器平面的距离、以及传感器阵列内的传感器的间隔之间则存在连续关系。也应当指出的是，指尖典型地比典型的低到较高的解析度的标签需要较少的空间频率内容。同样地，显示面板可以被设计成记住这些参数以便用预期与该显示面板一起使用的对象特征尺寸来恰当地运作。
还应当指出，取决于IR光源的地点，光阻挡层116可能不被包括在显示面板102中。例如，如果IR光源在显示面板102的下面，则显示面板102典型地包括光阻挡层116来阻挡由IR光源提供的IR光(但是仍然检测由触摸显示面142或在显示面142的门限距离内的对象反射的IR光)。作为另一个例子，如果IR光源是沿着显示面板102的一侧或多侦仪或在显示面板102的上面)以及由IR光源提供的直接的IR光不是直接朝着传感器元件112，则光阻挡层116可能不被包括在显示面板102中。
显示系统100还包括过滤层140，其被放置于盖面板104和显示面板102之间。过滤层140被配置成增加对近红外光的拒绝以及也被配置成减少对可视光和红外光的拒绝。然而，过滤层140可能拒绝一些可视光(例如，在由传感器元件112感应到的波长内的可视红光)，但是减少对大部分可视光的拒绝以免干扰由用户观看的显示。例如，来自试样的显示面板102的可视光的光谱可以被测量来识别在什么波长下显示光衰退(fall off) 了，以及在纳米的门限数量内(例如，5nm内)的红光波长和更高波长可以被过滤层拒绝。例如，如果显示光的光谱的红色部分到650nm开始显著下降,则在650nm或以上(或替换地645nm或以上，或640nm或以上)的可视光可被拒绝。可视光可以以不同的方式被拒绝，诸如通过沿波长隔离，或通过使用部分透射(例如，对在650nm下或在650nm的纳米门限数量内的可视光进行70%的透射，在680nm下或在680nm的纳米门限数量内的可视光进行50%的透射等 O
过滤层140可以通过反射或吸收在特定波长内的光来拒绝那些特定波长内的光。增加对近红外光的拒绝指的是增加没有穿过过滤层140的近红外光的数量，而减少对可视光和红外光的拒绝指的是减少由过滤层140吸收或反射的可视光或红外光的数量。本文讨论的近红外光指的是在可视光的波长和由显示系统100的红外光源提供的红外光的波长之间的波长内的光。例如，近红外光可以是具有在680纳米(nm)到810nm范围内的波长的光。
通过增加对近红外光的拒绝，环境光(其是可以穿过到红外传感器元件112的近红外光)被减少(或消除)，从而防止了这样的环境光被传感器元件作为被反射的红外光而不正确地感应到。通过减少 对可视光的拒绝，由显示面板102生成或反射的用于通过显示面板102的液晶层或其它层进行显示的任意光穿过过滤层140 (以及不被其干扰)。通过减少对红外光的拒绝，由显示系统100的红外光源提供的任意红外光穿过过滤层140(以及不被其干扰)，从而允许红外光被触摸或接近显示面142的对象反射并被传感器元件作为被反射的红外光所感应到。
在一个或多个实施例中，过滤层140是切口过滤器(notch cut filter),其拒绝具有近似从680nm到810nm的波长的近红外光。过滤层140也允许具有近似从400nm —直到420nm的波长的并包括具有近似从610nm到670nm或680nm的波长的可见红光的可见光的高透射，以及允许具有近似从810nm到890nm的波长的红外光的高透射。
应当指出，过滤层140允许和拒绝的光的波长可以取决于传感器元件112的响应性而变化。过滤层140拒绝在传感器元件112对其响应的波长(可以被传感器元件112感应到的光的波长)的范围内的近红外光。在一个或多个实施例中，传感器元件112对近似从590nm到870nm的范围内的光进行响应。在这样的实施例中，过滤层140拒绝具有近似从680nm到810nm的波长的近红外光。然而，如果传感器元件112对近似从800nm到870nm的范围内的光进行响应，贝1J过滤层140可以拒绝具有近似从800nm到810nm的波长的近红外光。如果传感器元件112不对在特定近红外光波长内的光进行响应，则过滤层140不必(但是替换地可以)拒绝传感器元件112不对其进行响应的波长内的光。
过滤层140可以以各种方式被实施，诸如使用电介质堆、一种或多种光吸收染料、它们的组合等等。在一个或多个实施例中，如果传感器元件112对在由红外光源提供的光的波长之上的波长(例如，大于890nm)下的光进行响应，则过滤层140包括电介质堆或二向色层，其拒绝在由显示系统100的红外光源提供的光的波长之上的光。然而，如果传感器元件112不对在由红外光源提供的光的波长之上的波长(例如，大于890nm)下的光进行响应，则过滤层140不需包括这样的电介质堆或二向色层。
在一个或多个实施例中，过滤层140使用一种或多种光吸收染料被实施。在一个或多个实施例中，过滤层140使用从Epolin, Inc.0f Newark, New Jersey可得到的Epolin 4037和Epolin 5548 (或Spectre S300)染料被实施。例如，过滤层140可以通过丝网印刷被实施，所述丝网印刷使用适合于实现对近红外光的良好过滤的两种墨水的混合剂，所述两种墨水的混合剂诸如是0.2x墨水吸收光谱的E4037和0.07x墨水吸收光谱的Spectre S300或E5548的混合剂，所述丝网印刷使用230网格来提供四个印刷通路(printpasses)以实现最终层。注意,在低的和高的波长转换点(transition point)上的截止边缘的清晰度的各种水平可以通过使用较少数量或较大数量的通路、或针对给定数量的通路使用较低或较高密度的墨水来实现，在低的和高的波长转换点上的截止边缘的清晰度典型地随着通路数量增加和/或墨水的密度增加而增加。替换地，过滤层140可以使用其它染料被实施，诸如从Epolin, Inc可得到的Epolin 9194和Epolin 6818。
图3图示了根据一个或多个实施例的、示例性的过滤器的光透射特性的例子。图3包括具有识别光透射的百分比的纵轴和识别以纳米(nm)为单位的特定的光波长的横轴的图300。图300图示了图1的过滤层140的光透射特性的例子，并包括四条图形线。图形线302识别使用单通路丝网印刷的过滤层140的光透射特性。图形线304识别使用两通路丝网印刷的过滤层140的光透射特性。图形线306识别使用三通路丝网印刷的过滤层140的光透射特性。图形线308识别使用四通路丝网印刷的过滤层140的光透射特性。
回到图1，过滤层140可以以各种各样不同的方式被合并到显示系统100中。在一个或多个实施例中，盖面板104被固定(例如，层压或粘合)在显示面板102上，以及过滤层140在将盖面板104固定在显示面板102之前被丝网印刷在盖面板104的底部。过滤层140的丝网印刷是在盖面板104的底部丝网印刷具有一种或多种光吸收染料的薄膜，使得过滤层位于盖面板104和显示面板102之间。
替换地，过滤层140在将盖面板104固定在显示面板102之前可以被添加到显示面板102的顶部(例如，图2的顶部偏光器212的顶部)。过滤层140可以被丝网印刷在显示面板102的顶部，或否则包括在显示面板102的顶层内。例如，过滤层140可以是被添加到图2的顶部偏光器212的一个或多个涂层。
替换地，过滤层140可以是由各种薄膜材料构成的附加的薄膜层。该附加的薄膜层可以是聚合物基底(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜)，所述一种或多种光吸收染料被丝网印刷在所述聚合物基底上。该附加的薄膜层替换地可以是与所述一种或多种光吸收染料复合的聚合物或无机涂层以便形成具有所述一种或多种光吸收染料的吸收特性的薄片介质。不管是怎样生成的，该附加的薄膜层可以在盖面板104被固定在显示面板102之前被固定(例如，层压或粘合)在盖面板104 (或显示面板102)。
在一个或多个实施例中，该附加的薄膜层用粘合剂弄湿，从而允许附加的薄膜层被固定到显示面板102的顶部。所述粘合剂可以是可返工的粘合剂，从而允许所述附加的薄膜层被固定但是也可以从显示面板102的顶部移除。可选地，粘合剂可以被应用到附加的薄膜层的仅仅一部分，诸如沿着附加的薄膜层的边缘。在显示面板102包括环绕在显示器边缘的聚光圈(bezel)的情况下，附加的薄膜层可以被切成应有的尺寸以便被嵌入在聚光圈内，或者替换地，附加薄膜层可以在聚光圈被添加到显示面板102之前被固定在显示面板102。
替换地，过滤层140可以是与所述一种或多种光吸收染料混合的粘合剂以便形成具有所述一种或多种光吸收染料的吸收特性的粘合剂。该粘合剂可以被使用来层压或否则固定盖面板104到显示面板102。
过滤层140在图1中被图示为位于盖面板104和显示面板102之间。替换地，过滤层140可以位于盖面板104的顶部或位于多个盖面板之间或盖面板104的多个层之间。在这样的情况下，过滤层140可以以上面讨论的各种方式(例如，丝网印刷、附加薄膜层、和粘合剂混合等等)中的任意一种被合并到显示系统100中。例如，过滤层可以被丝网印刷在可移除的聚合物盖片的底部或者附加的薄膜层可以被固定到可移除的聚合物盖片的底部，所述可移除的聚合物盖片是多个盖面板或盖面板104的多个层中的一个。
在一个或多个实施例中，过滤层140是毡滤器(blanket filter)。毡滤器指的是具有近似相同的光吸收和反射特性的过滤器的所有部分。替换地，过滤层140可以是图案化的过滤器。图案化的过滤器指的是这样的过滤器，其被图案化使得该过滤器的不同部分具有不同的光吸收和反射特性。过滤器可以被图案化使得过滤层140的、在传感器元件112上面的部分拒绝近红外光，以及过滤层140的、不在传感器元件112上面的其它部分不拒绝近红外光。过滤器也可以被图案化使得过滤层140的、不直接在传感器元件112上面但在门限距离内(例如，传感器元件112的直径或宽度的10%)的部分拒绝近红外光以便解释由于过滤层140和传感器元件112之间的距离造成的光的传播。
在一些情况下，显示系统100包括可见光源，其位于显示面板102下面或位于其它位置使得光在穿过盖面板104之前穿过过滤层140。在这样的情况下，由可见光源提供的可见光被过滤层140过滤，因为光从光源穿过过滤层140并且然后穿过盖面板104。被反射回到显示面板102的任何光(例如，通过盖面板104上面的手指144或其它对象)也穿过过滤层140。因此，由显示系统100的这种可见光源提供的和被反射回显示面板102的任何光被过滤两次来减少传到传感器元件112的任何近红外光一一次是光从光源穿“出”显示系统100，以及再次是被反射的光从反射的源穿到显示面板102。此外，如果传感器元件112展示了针对红色可见光的敏感性，则对红光的部分过滤可以通过针对在传感器响应和可见显示光之间的这种重叠实现相同的二次过滤效果而被使用来减少进入传感器的红色可见显示光。
图4图示了根据一个或多个实施例的、另一个示例性的SIP交互显示系统400的截面视图。显示系统400包括显示面板402,其是图1的显示面板102的特定例子。显示系统400也包括具有显示面142的盖面板104,所述显示面142显示由显示面板402产生的图像，如上面参考图1所讨论的那样。显示系统400与图1的显示系统100和图2的显示系统200相似，但是不同在于显示系统400包括过滤层440，该过滤层被包括作为显示面板402的一部分而不是位于显不面板402和盖面板104之间。
类同于图1的显示系统100和图2的显示系统200，显示系统400支持触摸输入。显示面板402包括顶部偏光器212、顶部玻璃基底214以及顶部RBG颜色过滤层216。RBG颜色过滤层216被配置成提供用于显示面板402的电互连。显示面板402也包括液晶层220。传感器元件112被放置于RGB颜色过滤层216的、在光阻挡层116上面的显示画素114中。光阻挡层116被配置成阻挡来自传感器元件112的后(或底)侧的显示光。显示面板402也包括底部追踪层228、底部玻璃基底230以及底部偏光器232。
应当指出，显示系统400的层的尺寸和特征为了解释的目的可以变化，而不必按图4的比例。另外，显示面板402作为液晶显示器被讨论，但是应当理解，其它类型的显示技术替换地可以被使用。
显示系统400也包括过滤层440。类同于图2的过滤层140，过滤层440被配置成增加对近红外光的拒绝并且还被配置成减少对可视光和红外光的拒绝。过滤层440典型地是图案化的过滤器，其被图案化使得过滤器的不同部分具有不同的光吸收和反射特性。所述图案化的过滤器被图案化使得过滤层440在传感器元件112上面的部分拒绝近红外光并且也可能包括对传感器元件112敏感的其它波长的光(例如，红色可见光)的拒绝，以及过滤层440不在传感器元件112上面的其它部分不拒绝近红外光。替换地，过滤层440可以是毡滤器。
图5图示了根据一个或多个实施例的、图案化的过滤层500的示例性的顶视图。图案化的过滤层500可以是图4的过滤层440，或者图1或图2的过滤层140。图案化的过滤层500包括被配置成增加对特定波长的光的拒绝的部分502。这些部分502在图5中用剖面线来图示。图案化的过滤层500也包括不被配置成增加对特定波长的光的拒绝的部分504。这些部分504在图5中不用剖面线来图示。因此，图案化的过滤层500被配置成在一些区域中增加对特定波长的光的拒绝，而在其它区域中不增加。
被配置成增加对特定波长的光的拒绝的部分502放置于(图1的、图2的，或图4的)传感器元件112的顶部。尽管在图5中被图示为矩形，但是应当指出，部分502可以具有不同的地理形状(典型地是和传感器元件112相同的地理形状)。
回到图4，通过使用图案化的过滤器作为过滤层440，从手指144 (或其它对象)反射的、穿过过滤层440在传感器元件112上面的地点的光被过滤来增加对特定波长的光的拒绝。例如，光的这些特定的波长可以是不同于红外光波长的波长(例如，小于近似SlOnm的波长以及大于近似890nm的波长)。然而，从手指144 (或其它对象)反射的、穿过过滤层440不在传感器元件112上面的地点的光不被过滤来增加对那些特定波长的光的拒绝。
应当指出，过滤层440允许和拒绝的光的波长可以取决于传感器元件112的响应性而变化。过滤层440拒绝在传感器元件112对其进行响应的波长的范围内的、不同于红外光的光。在一个或多个实施例中，传感器元件112对近似从590nm到870nm的范围内的光进行响应。在这样的实施例中，过滤层440拒绝具有近似从590nm到810nm的波长的光。然而，如果传感器元件112对近似从800nm到870nm的范围内的光进行响应，则过滤层440可拒绝具有近似从800nm到810nm的波长的近红外光。如果传感器元件112不对在特定近红外光波长内的光进行响应，则过滤层440不必(但是替换地可以)拒绝在传感器元件112不对其进行响应的波长内的光。
类同于图1或图2的过滤层140，过滤层440可以以各种不同的方式被实施，诸如使用电介质堆、一种或多种光吸收染料、它们的组合等等。由于典型的电介质堆的角响应，电介质堆和光吸收染料的组合情形可能包括使用电介质堆来过滤在由IR源提供的波长以上的波长，同时通过吸收过滤近红外光。
虽然本文参考红外光讨论了传感器元件，但应当指出，传感器元件替换地可以被配置成响应(感应)其它波长的光(例如，某些紫外线波长)。在这样的情况下，过滤层(例如，图1或图2的过滤层140、或者图4的过滤层440)被配置成拒绝与希望波长(例如，特定的紫外线波长，但不是近紫外线或可见光波长)的光不同的光。
图6是图示了根据一个或多个实施例的、用于使用具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性过程600的流程图。过程600由诸如图1的显示系统100、图2的显示系统200、或图4的显示系统400这样的显示系统来执行，并且可以以软件、固件、硬件、或它们的组合的方式被实施。过程600被示出为动作的集合并且不限于示出的用于执行所述各种动作的操作的次序。过程600是用于使用具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的过程；对使用具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的附加的讨论参考不同的图被包括在本文中。
在过程600中，红外光从光源被传送穿过显示系统的过滤层和盖面板(动作602)。过滤层可以被放置于过滤器盖面板和显示面板之间，或替换地被放置于显示面板内，如上面讨论的那样。过滤层被配置成增加对近红外光的拒绝，并且也可以如上面讨论的那样被配置成减少对可视光和红外光的拒绝。
从盖面板的显示面的门限距离内的对象反射的红外光在一个或多个传感器元件处被接收(动作604)。这些一个或多个传感器元件被包括在显示系统的显示面板的画素中，如上面讨论的那样。在所述一个或多个传感器元件处接收的红外光被过滤层过滤，如上面讨论的那样。
图7是图示了根据一个或多个实施例的、用于建立具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性过程700的流程图。过程700由一个或多个制造系统执行，所述制造系统诸如由一个或多个计算设备或控制构件控制的制造系统。例如，各种制造系统可以由计算设备(诸如在下面讨论的图8的计算设备800)或其它硬件构件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等等)来控制。过程700被示出为动作的集合并且不限于示出的用于执行所述各种动作的操作的次序。过程700是用于建立具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的过程；对建立具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的附加讨论参考不同的图被包括在本文中。
在过程700中，盖面板被获得(动作702)。该盖面板是放置于显示面板上的防护盖，如上面讨论的那样。
显示面板也被获得(动作704)。该显示面板包括各种层并且将图像传感器元件合并到画素感应式配置中，如上面讨论的那样。
被配置成增加对近红外光的拒绝的过滤层被获得(动作706)。该过滤层也可以被配置成减少对可视光和红外光的拒绝，并且可以以如上面讨论的各种各样的不同的方式被实施。
使盖面板位于与带有过滤层的显示面板毗邻的位置，所述过滤层放置于显示面板和盖面板之间(动作708)。盖面板可以以各种方式被固定在显示面板上，诸如如上面讨论的那样被层压或粘合，或替换地可以不用被粘合或层压到显示面板而位于显示面板的毗邻位置。
图8图示了根据一个或多个实施例的、可以被配置来实施具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的示例性的计算设备800。计算设备800可以是各种各样的不同类型的设备中的任意一种，诸如台式计算机、服务器计算机、膝上型电脑或上网本、平板或笔记本电脑、移动站、娱乐装置、被通信地耦合到显示设备的机顶盒、电视机或其它显示设备、蜂窝或其它无线电话、游戏机、汽车用计算机等等。计算设备800也可以被配置成控制建立具有近红外过滤器的画素感应式显示系统的制造系统。
计算设备800包括一个或多个处理器802、一个或多个计算机可读介质804 (其可以包括一个或多个存储器和/或存储构件806)、一个或多个输入/输出(I/O)设备808、以及允许各种构件和设备互相通信的总线810等等。计算机可读介质804和/或一个或多个I/O设备808可以被包括作为计算设备800的一部分，或替换地可以被耦合到计算设备800。处理器802、计算机可读介质804、设备808的一个或多个、和/或总线810可以可选地被实施为单个构件或芯片(例如，片上系统)。总线810表示若干类型的总线结构中的一个或多个，其包括使用各种各样不同总线架构的存储器总线或存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或本地总线等等。总线810可以包括有线和/或无线总线。
存储器/存储构件806表示一个或多个计算机存储介质。构件806可以包括易失性介质(诸如，随机存取存储器(RAM))和/或非易失性介质(诸如，只读存储器(ROM)、闪存、光盘、磁盘等等)。构件806可以包括固定介质(例如，RAM、ROM、固定硬盘驱动器等等)以及可移除介质(例如，闪存驱动器、可移除硬盘驱动器、光盘等等)。
一个或多个输入/输出设备808允许用户输入命令和信息到计算设备800，并且允许信息被呈现给所述用户和/或其它构件或设备。输入设备的例子包括键盘、游标控制设备(例如，鼠标)、麦克风、扫描仪等等。输出设备的例子包括显示设备(例如，监视器或投影仪)、扬声器、打印机、网卡等等。输入/输出设备808可以包括图1的显示系统100、图2的显示系统200和/或图4的显示系统400。
计算设备800可以使用软件或程序模块来实施各种功能性。通常，软件包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程序、程序、应用、对象、构件、数据结构等等。这些模块和技术的实施可以被存储在某种形式的计算机可读介质上或跨某种形式的计算机可读介质传送。计算机可读介质可以是可以被计算设备访问的任意可得到的媒体或介质。作为例子而不是限制，计算机可读介质可以包括“计算机存储介质”和“通信介质”。
“计算机存储介质”包括以任意方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质，用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据这样的信息。计算机存储介质包括但不限制于RAM、R0M、EEPR0M、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储装置、磁盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备、或可以被使用来存储所希望的信息并可以被计算机访问的任意其它媒体。与纯粹的信号传输、载波、或信号本身不同，计算机存储介质指的是用于存储信息的介质。因此，计算机存储介质指的是非信号承载介质，而不是通信介质。
“通信介质”典型地将计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其它数据具体化为调制的数据信号，诸如载波或其它传输机制。通信介质也包括任意的信息递送介质。术语“调制的数据信号”意指使它的特性中的一个或多个以这样的方式被设置或改变以便把信息编码到信号中的信号。作为例子而不是限制，通信介质包括诸如有线网络或直接连线连接这样的有线介质，以及诸如声学、RF、红外、和其它无线介质这样的无线介质。上面中的任意的组合也被包括在计算机可读介质的范围内。
尽管本主题已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言被描述，但应当理解，在所附权利要求中被定义的主题不必被限制于上面描述的特定特征或动作。相反，上面描述的特定特征和动作是作为实施所述权利要求的示例性的形式被公开的。
权利要求
1.一种显不系统，包括: 盖面板(104)； 显示面板(102、202、402)，其包括多个显示画素和多个传感器元件，所述传感器元件被配置成检测从所述盖面板的显示面的门限距离内的对象反射的红外光；以及 过滤层(140、440)，其被配置成在由所述多个传感器元件检测所述红外光之前增加对来自环境照明的或从所述对象反射的近红外光的拒绝。
2.如权利要求1所述的显示系统，所述过滤层被放置于所述显示面板和所述盖面板之间，并且所述过滤层被进一步配置成减少对可视光和红外光的拒绝。
3.如权利要求2所述的显示系统，所述过滤层包括毡滤器，其带有过滤层的具有近似相同的光吸收和反射特性的所有部分。
4.如权利要求2所述的显示系统，所述过滤层包括具有一种或多种光吸收染料的薄膜，所述光吸收染料被丝网印刷在所述盖面板的底侧。
5.如权利要求2所述的显示系统，所述过滤层包括和一种或多种光吸收染料复合来形成薄片介质的聚合物或无机涂层，所述薄片介质被固定到所述盖面板的底侧，并且所述盖面板被固定到所述显示面板。
6.如权利要求2所述的显示系统，所述过滤层拒绝在所述多个传感器元件对其进行响应的波长的范围内的近红外光。
7.如权利要求1所述的显示系统，所述过滤层被包括在所述显示面板中并且被图案化来增加对至少在所述显示面板的层中的所述多个传感器元件上面的、但不在所述显示面板的所述层的其它区域上面的近红外光的拒绝。
8.如权利要求1所述的显示系统，所述过滤层被包括作为所述盖面板的至少一部分。
9.如权利要求8所述的显示系统，所述过滤层被包括作为可移除盖片的至少一部分，所述可移除盖片是所述盖面板的一部分的。
10.一种在显不系统中实施的方法,所述方法包括: 将红外光从一个或多个红外光源传送(402)穿过所述显示系统的过滤层和盖面板；以及 在所述显示系统的显示面板的显示画素中的一个或多个传感器元件处，接收(404)从所述盖面板的显示面的门限距离内的对象反射的红外光，所述过滤层被配置成在由所述一个或多个传感器元件接收所述红外光之前增加对从所述对象反射的近红外光以及对近红外环境光的拒绝。
全文摘要
显示系统包括盖面板和显示面板。所述显示面板包括多个显示画素和多个传感器元件，所述传感器元件被配置成检测从触摸或接近所述盖面板的对象反射的红外光。过滤层被配置成在由所述多个传感器元件检测所述红外光之前增加对从所述对象反射的近红外光的拒绝。所述过滤层可以被放置于不同的地点，诸如在显示面板和盖面板之间、在显示面板内、或者在盖面板内或盖面板的顶部。
文档编号G09G5/00GK103187044SQ20131006526
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者K.D.鲍威尔, R.M.迪德 申请人:微软公司