(57)【要約】  本開示は、少なくともその一部が対話型ディスプレイの表示領域内に対話型ディスプレイのユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置されたチャネル導波路に関する。第１の電磁または音響信号のソースが、チャネル導波路への入力である。少なくとも１つの検出器が、チャネル導波路から第１の信号に対応する第２の信号を受信し、チャネル導波路に近接する物体の位置を示す第３の信号を出力するように構成される。
2015531922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのチャネル導波路であって、前記チャネル導波路の少なくとも一部が、対話型ディスプレイの表示領域内に、前記対話型ディスプレイのユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置された、少なくとも１つのチャネル導波路と、
前記チャネル導波路に入力される第１の信号のソースと、
前記チャネル導波路から、前記第１の信号に対応する第２の信号を受信し、前記チャネル導波路に近接する物体の位置を示す第３の信号を出力するように構成された少なくとも１つの検出器と
を備える、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、蛇行または螺旋形状に配置された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、導波路のネットワークを形成する複数のチャネル導波路を含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
各チャネル導波路が、実質的に直線かつ平行である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のチャネル導波路が、直線グリッドに配置された、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、湾曲している、前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のチャネル導波路と非平行である、またはその両方である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記チャネル導波路が、前記ソースから受けた放射光を反射することによって、前記ユーザインターフェース表面に直交する実質的成分を有する方向に反射光を出力する少なくとも１つの光方向転換デバイスを含み、
前記チャネル導波路が、散乱光を収集するように構成され、前記収集された散乱光が、物体と前記反射光の相互作用から生じ、
前記光方向転換デバイスが、前記収集された散乱光を前記少なくとも１つの検出器に向けて方向を変え、
各検出器が、前記方向を変えられた収集された散乱光の特性を表す信号を、前記プロセッサに出力するように構成され、
前記信号が、ユーザジェスチャの事例の認識に使用可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記光方向転換デバイスが、１つまたは複数の微細構造または回折格子を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の信号が、前記物体から前記チャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイ光と前記物体の相互作用から生じる、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
平面状光導波路の外周の外側に配置された発光源をさらに含み、前記発光源が、前記チャネル導波路への入力に光学的に結合された、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記対話型ディスプレイが、可撓性である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の入力信号のソースが、電磁信号源または音響信号源である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記対話型ディスプレイをさらに備え、前記対話型ディスプレイが、前記ユーザインターフェース表面と、前記第３の信号を受信し、前記第３の信号から、前記チャネル導波路に近接する物体の位置を決定するように構成されたプロセッサとを含み、前記プロセッサが、前記位置決定に応答して、前記対話型ディスプレイと、前記ディスプレイに関連付けられた電子デバイスの一方または両方を制御するように構成された、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサが、前記信号の飛行時間に少なくとも部分的に基づいて、前記物体の位置を決定するように構成された、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記プロセッサが、画像データを処理するように構成され得、前記装置が、さらに、前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスを含む、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの信号を前記対話型ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路と、
画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送るように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
画像データを前記プロセッサに送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機の１つまたは複数を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
光伝播手段であって、光がエバネッセント状態であり、前記光伝播手段の少なくとも一部が、対話型ディスプレイの表示領域内に、ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され、前記光伝播手段が、長手方向軸を有し、前記光が、前記光伝播手段によって、前記長手方向軸に沿ってのみ伝播するように制限される、光伝播手段と、
チャネル導波路に入力される第１の信号のソースと、
前記チャネル導波路から、前記第１の信号に対応する第２の信号を受信し、前記チャネル導波路に近接する物体の位置を示す第３の信号を出力するように構成された少なくとも１つの検出器と
を備える、装置。
【請求項２０】
前記第１の信号が、前記物体からチャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイ光と前記物体の相互作用から生じる、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の信号が、平面状光導波路の外周の外側に配置された発光源を含み、前記発光源が、前記チャネル導波路への入力に光学的に結合された、請求項１９または２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ディスプレイが非平面状である、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに動作を実行させる命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記動作が、
前記プロセッサで、少なくとも１つの検出器の出力信号を受信するステップと、
前記プロセッサにより、対話型ディスプレイに対する物体の位置を決定するステップと
を含み、前記ディスプレイが、表示領域を含むユーザインターフェース表面を有し、
チャネル導波路の少なくとも一部が、前記表示領域内に、前記ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され、
前記出力信号が、（ｉ）ソースから第１の電磁または音響信号を前記チャネル導波路に入力するステップ、（ｉｉ）少なくとも１つの検出器によって前記チャネル導波路から前記第１の信号に対応する第２の信号を受信するステップ、および、（ｉｉｉ）前記少なくとも１つの検出器から前記出力信号を前記プロセッサに出力するステップから生じる、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２４】
前記チャネル導波路が、前記ソースから受信された放射光を反射することによって、前記ユーザインターフェース表面に直交する実質的な成分を有する方向に反射光を出力する光方向転換デバイスを含み、
前記チャネル導波路が、散乱光を収集するように構成され、前記収集された散乱光が、物体と前記反射光の相互作用から生じ、
前記光方向転換デバイスが、前記少なくとも１つの検出器に向けて前記収集された散乱光の方向を変え、
各検出器が、前記方向を変えられた収集された散乱光の特性を表す信号を前記プロセッサに出力するように構成され、
前記プロセッサが、前記検出器の前記出力からユーザジェスチャの事例を認識するように構成された、請求項２３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２５】
前記第１の信号が、前記物体から前記チャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイと前記物体の相互作用から生じる、請求項２３または２４に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１２年８月６日に出願した、「ＣＨＡＮＮＥＬ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＴＯＵＣＨ  ＡＮＤ／ＯＲ  ＧＥＳＴＵＲＥ」と題する米国特許出願第１３／５６７，９８７号（整理番号ＱＵＡＬＰ１４７／１２１０４７）の優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、全体的には、対話型ディスプレイに関し、より具体的には、チャネル導波路を有する対話型ディスプレイに関し、対話型ディスプレイは、ユーザのタッチおよび／またはジェスチャの位置を感知し、位置を突き止めるユーザ入力／出力インターフェースを提供する。
【背景技術】
【０００３】
電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気的および機械的な要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサと、光学的構成要素（ミラーおよび光学フィルム層など）と、電子回路とを有するデバイスを含む。ＥＭＳは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００４】
１つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器（ＩＭＯＤ：ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と呼ばれる。本明細書で使用するＩＭＯＤまたは干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび／または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。あるプレートの別のプレートに対する位置は、ＩＭＯＤに入射する光の光干渉を変化させ得る。ＩＭＯＤデバイスは、広い範囲の用途を有し、既存の製品を改善すること、および、新しい製品、特に、パーソナルコンピュータおよびパーソナル電子デバイス（ＰＥＤ）などの、ディスプレイ能力を有するものを作成することに使用されることが予想される。
【０００５】
ますます、パーソナルコンピュータおよびＰＥＤなどの電子デバイスは、物理的なボタン、キーボード、ならびに、ポイントおよびクリックデバイス以外の手段によって提供される少なくともいくつかのユーザ入力を提供している。たとえば、タッチスクリーンディスプレイは、ますます、一般のユーザ入力機能のために依存されている。いくつかのタッチスクリーン技術が比較的成熟しているが、公知の技術の電力需要、コスト、耐久性、および信頼性は、使用に対する障害を提示し、および／または、ユーザの満足度を低下させる。たとえば、抵抗式、静電容量式、および、投影型静電容量式タッチ（ＰＣＴ）スクリーンなどの「電子タッチ」デバイスは、一般的に、共に積層され、薄い空間によって分離されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の透明層を用いる。ＩＴＯ層は、比較的高価であり、スクリーンの明瞭度を低下させる傾向があり、低い耐久性を有する可能性がある。さらに、ＰＣＴスクリーンの電力消費は、ディスプレイ面積が増大するにつれて、ＩＴＯの抵抗により、スケールアップする。
【０００６】
「光学式タッチ」スクリーンは、ＩＴＯ層の必要性を回避し、一般的に、電子タッチデバイスよりも透明であるが、公知の光学式タッチシステムは、不満足に複雑であり、慎重に整列されなければならず、かなりの量の電力を消費しなければならない多数の構成要素を必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のシステム、方法、およびデバイスは、各々、いくつかの革新的な態様を有し、それらのどの１つも、単独で、本明細書で開示される所望の属性の原因とはならない。
【０００８】
本開示に記載の主題の１つの革新的な態様は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを装置のユーザに提供するために対話型ディスプレイと協働する装置または電子デバイスを含む。対話型ディスプレイは、表示領域を含む前面を有する。電子デバイスは、対話型ディスプレイを含むことができ、または、対話型ディスプレイに電気的もしくは無線的に結合され得る。装置は、プロセッサと、チャネル導波路と、チャネル導波路に入力される第１の電磁または音響信号のソースと、少なくとも１つの検出器とを含むことができる。チャネル導波路の少なくとも一部は、表示領域内に、ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され得る。プロセッサは、少なくとも１つの検出器によって出力された第３の信号を受信し、第３の信号から、チャネル導波路に近接する物体の位置を決定するように構成され得る。
【０００９】
一実施態様では、物体は、１つまたは複数の手、指、手に保持された物体、および、ユーザの制御下の他の物体を含むことができる。
【００１０】
他の実施態様では、装置は、少なくとも１つのチャネル導波路と、チャネル導波路に入力される第１の信号のソースと、少なくとも１つの検出器とを含む。チャネル導波路の少なくとも一部は、対話型ディスプレイの表示領域内に、対話型ディスプレイのユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され得る。検出器は、チャネル導波路から、第１の信号に対応する第２の信号を受信し、チャネル導波路に近接する物体の位置を示す第３の信号を出力するように構成され得る。
【００１１】
一実施形態では、少なくとも１つのチャネル導波路は、蛇行または螺旋形状に配置され得る。少なくとも１つのチャネル導波路は、導波路のネットワークを形成する複数のチャネル導波路を含むことができる。
【００１２】
一実施態様では、各チャネル導波路は、実質的に直線かつ平行であり得る。別の実施態様では、少なくとも１つのチャネル導波路は、湾曲してよく、ネットワーク内の少なくとも１つの他のチャネル導波路と非平行であり得、またはその両方であり得る。
【００１３】
一実施態様では、複数のチャネル導波路は、直線グリッドに配置され得る。
【００１４】
さらに別の実施態様では、チャネル導波路は、ソースから受けた放射光を反射することによって、ユーザインターフェース表面に直交する実質的成分を有する方向に反射光を出力する少なくとも１つの光方向転換デバイスを含むことができる。チャネル導波路は、散乱光を収集するように構成され得、収集された散乱光は、物体と反射光の相互作用から生じる。光方向転換デバイスは、収集された散乱光を少なくとも１つの検出器に向けて方向を変えることができる。各検出器は、方向を変えられた収集された散乱光の特性を表す信号を、プロセッサに出力するように構成され得る。信号は、ユーザジェスチャの事例の認識に使用可能であり得る。
【００１５】
一実施態様では、光方向転換デバイスは、１つまたは複数の微細構造または回折格子を含むことができる。
【００１６】
さらなる実施態様では、第１の信号は、物体からチャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み得、散乱光は、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイ光と物体の相互作用から生じる。
【００１７】
一実施態様では、装置は、平面状光導波路の外周の外側に配置された発光源を含むことができ、発光源は、チャネル導波路への入力に光学的に結合される。
【００１８】
一実施態様では、対話型ディスプレイは、可撓性であり得る。別の実施態様では、対話型ディスプレイは、非平面状であり得る。さらなる実施態様では、対話型ディスプレイは、非平面状かつ可撓性であり得る。
【００１９】
一実施態様では、第１の入力信号のソースは、電磁信号源または音響信号源であり得る。
【００２０】
一実施態様では、装置は、対話型ディスプレイを含むことができ、対話型ディスプレイは、ユーザインターフェース表面と、第３の信号を受信し、第３の信号から、チャネル導波路に近接する物体の位置を決定するように構成されたプロセッサとを含むことができ、プロセッサは、位置決定に応答して、対話型ディスプレイと、ディスプレイに関連付けられた電子デバイスの一方または両方を制御するように構成される。プロセッサは、信号の飛行時間に少なくとも部分的に基づいて、物体の位置を決定するように構成され得る。プロセッサは、画像データを処理するように構成され得、装置は、さらに、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスを含むことができる。ドライバ回路は、少なくとも１つの信号を対話型ディスプレイに送るように構成され得る。コントローラは、画像データの少なくとも一部をドライバ回路に送るように構成され得る。装置は、さらに、画像データをプロセッサに送るように構成された画像ソースモジュールを含むことができる。画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機の１つまたは複数を含むことができる。装置は、さらに、入力データを受信し、入力データをプロセッサに通信するように構成された入力デバイスを含むことができる。
【００２１】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。この要約で提供される例は、主にＭＥＭＳベースのディスプレイに関して説明されるが、本明細書で提供される概念は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイおよび電界放出ディスプレイなどの他のタイプのディスプレイに適合する。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。
【図２】３×３  ＩＭＯＤディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図３】図１のＩＭＯＤについての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤの様々な状態を示す表の一例を示す図である。
【図５Ａ】図２の３×３  ＩＭＯＤディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図１のＩＭＯＤディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】ＩＭＯＤの異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｃ】ＩＭＯＤの異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｄ】ＩＭＯＤの異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｅ】ＩＭＯＤの異なる実施態様の断面図の一例である。
【図７】ＩＭＯＤのための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】ＩＭＯＤを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】ＩＭＯＤを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】ＩＭＯＤを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】ＩＭＯＤを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】ＩＭＯＤを製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図９Ａ】一実施態様による対話型ディスプレイを有する電子デバイスのブロック図の一例である。
【図９Ｂ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｃ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｄ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｅ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｆ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｇ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｈ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図９Ｉ】導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む構成の一例を示す図である。
【図１０Ａ】ジェスチャ認識のために構成されたチャネル導波路の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】ジェスチャ認識のために構成されたチャネル導波路の一例を示す図である。
【図１１Ａ】いくつかの実施態様による光方向転換微細構造の例を示す図である。
【図１１Ｂ】いくつかの実施態様による光方向転換微細構造の例を示す図である。
【図１１Ｃ】いくつかの実施態様による光方向転換微細構造の例を示す図である。
【図１２Ａ】チャネル導波路とユーザとの間に少なくとも１つの介在層を有する実施態様の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】チャネル導波路とユーザとの間に少なくとも１つの介在層を有する実施態様の一例を示す図である。
【図１３Ａ】チャネル導波路とユーザとの間に配置された平面状光導波路を有する実施態様の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】チャネル導波路とユーザとの間に配置された平面状光導波路を有する実施態様の一例を示す図である。
【図１４Ａ】第１のチャネル導波路とユーザとの間に配置された第２のチャネル導波路を有する実施態様の例を示す図である。
【図１４Ｂ】第１のチャネル導波路とユーザとの間に配置された第２のチャネル導波路を有する実施態様の例を示す図である。
【図１４Ｃ】第１のチャネル導波路とユーザとの間に配置された第２のチャネル導波路を有する実施態様の例を示す図である。
【図１４Ｄ】第１のチャネル導波路とユーザとの間に配置された第２のチャネル導波路を有する実施態様の例を示す図である。
【図１５】対話型ディスプレイおよび／または関連する電子デバイスを制御するための方法を示す流れ図の一例である。
【図１６Ａ】複数のＩＭＯＤを含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図１６Ｂ】複数のＩＭＯＤを含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
【００２４】
以下の説明は、本開示の発明的態様について説明するために、いくつかの実施態様に向けられる。ただし、本明細書の教示が多数の異なる方法において適用できることは、当業者は容易に認識されよう。説明される実施態様は、動いていようと（たとえば、ビデオ）、静止していようと（たとえば、静止画像）、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成することができる任意のデバイスまたはシステムにおいて実施することができる。より詳細には、説明される実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（すなわち、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータディスプレイおよびスピードメータディスプレイなどを含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（車両における後部ビューカメラのディスプレイなど）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、（電気機械システム（ＥＭＳ）、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）および非ＭＥＭＳ適用例などにおける）パッケージング、審美構造物（たとえば、１つの宝飾品上の画像のディスプレイ）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなど、種々の電子デバイス中に含まれ得るかまたはそれらに関連付けられ得ることを企図している。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、運動検知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、ディスプレイ以外の応用形態において使用することもできる。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者には容易に明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００２５】
対話型ディスプレイ上で、電子デバイス用のユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを提供するための新しい技術が、本明細書で説明される。対話型ディスプレイは、対話型ディスプレイの表示領域および／またはユーザインターフェース表面に近接して行われたユーザのタッチまたはジェスチャに応答して、Ｉ／Ｏインターフェースを実施するように構成され得る。いくつかの実施態様では、対話型ディスプレイは、「タッチスクリーン」ディスプレイであり得る。本明細書で開示される装置は、しかしながら、ユーザインターフェース表面の実際の物理的「タッチ」なしで物体の位置が感知され得るように、ユーザインターフェース表面から有限の距離に配置された物体の存在を検出するように構成され得る。その上、本明細書で使用される「タッチ」は、ユーザインターフェース表面と物体の短期間のおよび／または高頻度の「タップのような」相互作用を含むことができる。本明細書で使用される「ジェスチャ」は、ユーザの手、指、または、手に保持された物体、もしくは、ユーザの制御下の他の物体の大域動作を広く指す。運動は、電子デバイスに近接して行われ得るが、必ずしも電子デバイスと直接の物理的接触をするというわけではない。いくつかの実施態様では、電子デバイスは、決定論的な方法で、ユーザのタッチおよび／またはジェスチャを感知し、それと反応する。
【００２６】
対話型ディスプレイは、有利には、表示領域内に、ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置された１つまたは複数のチャネル導波路を含むことができる。チャネル導波路を通って伝播した信号は、チャネル導波路に近接する物体の位置を決定するように解析され得る。
【００２７】
本開示で説明される主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点の１つまたは複数を実現するために実施されてよい。優れたディスプレイ品質は、チャネル導波路の小さい直径および透明性により維持され得る。信号は、非常に小さい損失で導波路を伝播するので、電力消費は、低減され得る。チャネル導波路は、エバネッセント状態で光を伝播することができ、環境ノイズは、チャネル導波路に伝播することが実質的に防止されるので、周囲光および／または他の電磁放射によって生成されるノイズに対する優れた耐性が達成される。ガラスまたはプラスチックであり得るチャネル導波路は、たとえば、微細加工、エンボス加工、または積層プロセスによって、プラスチックまたはガラスディスプレイ基板上に経済的に製造され得る。ディスプレイ基板、およびその上に製造される導波路は、可撓性および／または非平面状であり得るので、多種多様なデバイスおよびシステムへの適用が可能である。
【００２８】
本明細書の説明の多くは、ＩＭＯＤディスプレイに関係するが、多くのそのような実施態様は、限定はしないが、電気泳動インクディスプレイ、およびエレクトロウェッティング技術に基づくディスプレイを含む、他のタイプの反射型ディスプレイに有利に使用され得る。その上、本明細書に記載のＩＭＯＤディスプレイは、一般的に、赤色、青色、および緑色ピクセルを含むが、本明細書に記載の多くの実施態様は、紫色、橙黄色、および黄緑色ピクセルなどの、他の色のピクセルを有する反射型ディスプレイで使用され得る。その上、本明細書に記載の多くの実施態様は、４、５、またはそれより多くの色に対応するピクセルを有するなどの、より多くの色のピクセルを有する反射型ディスプレイで使用され得る。いくつかのそのような実施態様は、赤色、青色、緑色、および黄色に対応するピクセルを含むことができる。代替的な実施態様は、少なくとも、赤色、青色、緑色、黄色、およびシアンに対応するピクセルを含むことができる。
【００２９】
説明される実施態様が適合し得る適切なデバイスの一例は、反射型ＥＭＳまたはＭＥＭＳベースのディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および／または反射するためにＩＭＯＤを組み込むことができる。ＩＭＯＤは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、２つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それによりＩＭＯＤの反射率に影響を及ぼすことがある。ＩＭＯＤの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって調節され得る。光共振キャビティを変更する１つの方法は、反射体の位置を変更することによるものである。
【００３０】
図１は、ＩＭＯＤディスプレイデバイスの一連のピクセル中の２つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、ＭＥＭＳディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明（「緩和」、「開」または「オン」）状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」）状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。ＭＥＭＳピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
【００３１】
ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ＩＭＯＤの行／列アレイを含むことができる。各ＩＭＯＤは、（光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる）エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つの位置の間で移動され得る。第１の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第２の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら２つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動していないときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および／または弱め合うようにそれに干渉し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、ＩＭＯＤは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００３２】
図１中のピクセルアレイの図示の部分は、２つの隣接するＩＭＯＤ１２を含む。（図示のような）左側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４が、部分反射層を含む光学スタック１６からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のＩＭＯＤ１２にわたって印加された電圧Ｖ０は、可動反射層１４の作動を引き起こすには不十分である。右側のＩＭＯＤ１２では、可動反射層１４は、光学スタック１６の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のＩＭＯＤ１２にわたって印加された電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を作動位置に維持するのに十分である。
【００３３】
図１では、ピクセル１２の反射特性が、概して、ピクセル１２に入射する光と、左側のピクセル１２から反射する光１５とを示す矢印１３を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル１２に入射する光１３の大部分は透明基板２０を透過され、光学スタック１６に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック１６に入射する光の一部分は光学スタック１６の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板２０を通って戻ることになる。光学スタック１６を透過された光１３の部分は、可動反射層１４において反射され、透明基板２０に向かって（およびそれを通って）戻ることになる。光学スタック１６の部分反射層から反射された光と可動反射層１４から反射された光との間の（強め合うまたは弱め合う）干渉が、ピクセル１２から反射される光１５の波長を決定することになる。
【００３４】
光学スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、クロム（Ｃｒ）などの様々な金属、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック１６は、光吸収体と電気導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を含むことができるが、（たとえば、光学スタック１６の、またはＩＭＯＤの他の構造の）異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、ＩＭＯＤピクセル間で信号をバスで運ぶ（ｂｕｓ）ように働くことができる。光学スタック１６は、１つまたは複数の伝導性層または電気伝導性／光吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００３５】
いくつかの実施態様では、光学スタック１６の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム（Ａｌ）などの高伝導性および反射性材料が可動反射層１４のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層１４は、（光学スタック１６の行電極に直交する）１つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト１８の上に堆積された列とポスト１８間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ１９または光キャビティが可動反射層１４と光学スタック１６との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト１８間の間隔は約１〜１０００μｍであり得、ギャップ１９は約１０，０００オングストローム（Å）未満であり得る。
【００３６】
いくつかの実施態様では、ＩＭＯＤの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層１４は、図１中の左側のピクセル１２によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層１４と光学スタック１６との間のギャップ１９がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、変形し、光学スタック１６の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック１６内の誘電体層（図示せず）が、図１中の右側の作動ピクセル１２によって示されるように、短絡を防ぎ、層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか（「アレイ」）、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る（「モザイク」）。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００３７】
図２は、３×３  ＩＭＯＤディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００３８】
プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成され得る。アレイドライバ２２は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル３０に、信号を与える行ドライバ回路２４と列ドライバ回路２６とを含むことができる。図２には、図１に示したＩＭＯＤディスプレイデバイスの断面が線１−１によって示されている。図２は明快のためにＩＭＯＤの３×３アレイを示しているが、ディスプレイアレイ３０は、極めて多数のＩＭＯＤを含んでいることがあり、列におけるＩＭＯＤの数とは異なる数のＩＭＯＤを行において有し得、その逆も同様である。
【００３９】
図３は、図１のＩＭＯＤについての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。ＭＥＭＳ  ＩＭＯＤの場合、行／列（すなわち、コモン／セグメント）書込みプロシージャが、図３に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。ＩＭＯＤは、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、例示的な一実施態様では、約１０ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、１０ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が２ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図３に示すように、この例では、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約３〜７ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ３０の場合、行／列書込みプロシージャは、一度に１つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、この例では、約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ０ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、この例では約５ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、図１に示したピクセル設計などのピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各ＩＭＯＤピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくＩＭＯＤピクセルに流れ込まない。
【００４０】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に１行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第１の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第１の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第１の行パルスが第１の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第２の行におけるピクセルの状態の所望の変化（もしあれば）に対応するように変更され得、第２のコモン電圧が第２の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第１の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第１のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび／または更新され得る。
【００４１】
各ピクセルにわたって印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ（すなわち、各ピクセルにわたる電位差）は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図４は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときのＩＭＯＤの様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００４２】
図４に（ならびに図５Ｂに示すタイミング図に）示すように、開放電圧（ｒｅｌｅａｓｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべてのＩＭＯＤ要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧ＶＳＨおよび低いセグメント電圧ＶＳＬにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧ＶＣＲＥＬがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、変調器ピクセルにわたる潜在的な電圧（代替的にピクセル電圧と呼ばれる）は緩和ウィンドウ（図３参照、開放ウィンドウとも呼ばれる）内にある。
【００４３】
高い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｈまたは低い保持電圧ＶＣＨＯＬＤ＿Ｌなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、ＩＭＯＤの状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和ＩＭＯＤは緩和位置にとどまることになり、作動ＩＭＯＤは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧ＶＳＨが印加されたときも、低いセグメント電圧ＶＳＬが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング（ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｎｇ）、すなわち、高いＶＳＨと低いセグメント電圧ＶＳＬとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００４４】
高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈまたは低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｈがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧ＶＳＨの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧ＶＳＬの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧ＶＣＡＤＤ＿Ｌが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧ＶＳＨは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧ＶＳＬは変調器の状態に影響しない（すなわち、安定したままである）ことがある。
【００４５】
いくつかの実施態様では、変調器にわたって同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、時間ごとに変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器にわたる極性の交番（すなわち、書込みプロシージャの極性の交番）は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００４６】
図５Ａは、図２の３×３  ＩＭＯＤディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図５Ｂは、図５Ａに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、図２のアレイと同様の３×３アレイに印加され得、これは、図５Ａに示すライン時間６０ｅディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図５Ａ中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗い外観をもたらすように可視スペクトルの外にある。図５Ａに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図５Ｂのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第１のライン時間６０ａの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００４７】
第１のライン時間６０ａ中に、開放電圧７０がコモンライン１上に印加され、コモンライン２上に印加される電圧が、高い保持電圧７２において始まり、開放電圧７０に移動し、低い保持電圧７６がコモンライン３に沿って印加される。したがって、コモンライン１に沿った変調器（コモン１，セグメント１）、（１，２）および（１，３）は、第１のライン時間６０ａの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン２に沿った変調器（２，１）、（２，２）および（２，３）は、緩和状態に移動することになり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、それらの前の状態にとどまることになる。図４を参照すると、コモンライン１、２または３のいずれも、ライン時間６０ａ中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので（すなわち、ＶＣＲＥＬ−緩和、およびＶＣＨＯＬＤ＿Ｌ−安定）、セグメントライン１、２および３に沿って印加されたセグメント電圧は、ＩＭＯＤの状態に影響しないことになる。
【００４８】
第２のライン時間６０ｂ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２に移動し、コモンライン１に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン１上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン２に沿った変調器は、開放電圧７０の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン３に沿った変調器（３，１）、（３，２）および（３，３）は、コモンライン３に沿った電圧が開放電圧７０に移動するとき、緩和することになる。
【００４９】
第３のライン時間６０ｃ中に、コモンライン１は、コモンライン１上に高いアドレス電圧７４を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および２に沿って印加されるので、変調器（１，１）および（１，２）にわたるピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく（すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた）、変調器（１，１）および（１，２）は作動される。逆に、高いセグメント電圧６２がセグメントライン３に沿って印加されるので、変調器（１，３）にわたるピクセル電圧は、変調器（１，１）および（１，２）のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器（１，３）は緩和したままである。また、ライン時間６０ｃ中に、コモンライン２に沿った電圧は低い保持電圧７６に減少し、コモンライン３に沿った電圧は開放電圧７０にとどまり、コモンライン２および３に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００５０】
第４のライン時間６０ｄ中に、コモンライン１上の電圧は、高い保持電圧７２に戻り、コモンライン１に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン２上の電圧は低いアドレス電圧７８に減少される。高いセグメント電圧６２がセグメントライン２に沿って印加されるので、変調器（２，２）にわたるピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部（ｌｏｗｅｒ  ｅｎｄ）を下回り、変調器（２，２）が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧６４がセグメントライン１および３に沿って印加されるので、変調器（２，１）および（２，３）は緩和位置にとどまる。コモンライン３上の電圧は、高い保持電圧７２に増加し、コモンライン３に沿った変調器を緩和状態のままにする。
【００５１】
最後に、第５のライン時間６０ｅ中に、コモンライン１上の電圧は高い保持電圧７２にとどまり、コモンライン２上の電圧は低い保持電圧７６にとどまり、コモンライン１および２に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン３上の電圧は、コモンライン３に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧７４に増加する。低いセグメント電圧６４がセグメントライン２および３上に印加されるので、変調器（３，２）および（３，３）は作動するが、セグメントライン１に沿って印加された高いセグメント電圧６２は、変調器（３，１）が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第５のライン時間６０ｅの終わりに、３×３ピクセルアレイは、図５Ａに示す状態にあり、他のコモンライン（図示せず）に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００５２】
図５Ｂのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ（すなわち、ライン時間６０ａ〜６０ｅ）は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると（また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると）、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図５Ｂに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００５３】
上記に記載した原理に従って動作するＩＭＯＤの構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図６Ｂから図６Ｅは、可動反射層１４とそれの支持構造とを含む、ＩＭＯＤの異なる実施態様の断面図の例を示している。図６Ａは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層１４が、基板２０から直角に延在する支持体１８上に堆積される、図１のＩＭＯＤディスプレイの部分断面図の一例を示している。図６Ｂでは、各ＩＭＯＤの可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー３２に接して支持体に取り付けられる。図６Ｃでは、可動反射層１４は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層３４から吊るされる。変形可能層３４は、可動反射層１４の外周の周りで基板２０に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図６Ｃに示す実施態様は、変形可能層３４によって行われる可動反射層１４の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層１４のために使用される構造設計および材料と、変形可能層３４のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００５４】
図６Ｄは、可動反射層１４が反射副層（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）１４ａを含む、ＩＭＯＤの別の例を示している。可動反射層１４は、支持ポスト１８などの支持構造上に載る。支持ポスト１８は、たとえば、可動反射層１４が緩和位置にあるとき、可動反射層１４と光学スタック１６との間にギャップ１９が形成されるように、下側静止電極（すなわち、図示のＩＭＯＤにおける光学スタック１６の一部）からの可動反射層１４の分離を可能にする。可動反射層１４は、電極として働くように構成され得る伝導性層１４ｃと、支持層１４ｂとをも含むことができる。この例では、伝導性層１４ｃは、基板２０から遠位にある支持層１４ｂの一方の面に配設され、反射副層１４ａは、基板２０の近位にある支持層１４ｂの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａは、伝導性であることがあり、支持層１４ｂと光学スタック１６との間に配設され得る。支持層１４ｂは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層１４ｂは、たとえば、ＳｉＯ２／ＳｉＯＮ／ＳｉＯ２３層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層１４ａと伝導性層１４ｃのいずれかまたは両方は、たとえば、約０．５％の銅（Ｃｕ）または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム（Ａｌ）合金を含むことができる。誘電支持層１４ｂの上および下で伝導性層１４ａ、１４ｃを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層１４ａおよび伝導性層１４ｃは、可動反射層１４内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００５５】
図６Ｄに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造２３をも含むことができる。ブラックマスク構造２３は、周辺光または迷光を吸収するために、（ピクセル間にまたはポスト１８の下になど）光学不活性領域において形成され得る。ブラックマスク構造２３はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造２３は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造２３に接続され得る。ブラックマスク構造２３は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造２３は１つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造２３は、それぞれ、約３０〜８０Å、５００〜１０００Å、および５００〜６０００Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム（ＭｏＣｒ）層と、ＳｉＯ２層と、反射体として働くアルミニウム合金と、バス層とを含む。１つまたは複数の層は、たとえば、ＭｏＣｒ層およびＳｉＯ２層の場合は、四フッ化炭素（ＣＦ４）および／または酸素（Ｏ２）、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素（Ｃｌ２）および／または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク２３はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造２３では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック１６における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層３５が、ブラックマスク２３中の伝導性層から吸収層１６ａを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００５６】
図６Ｅは、可動反射層１４が自立している、ＩＭＯＤの別の例を示している。図６Ｄとは対照的に、図６Ｅの実施態様は支持ポスト１８を含まない。代わりに、可動反射層１４は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック１６に接触し、可動反射層１４の湾曲は、ＩＭＯＤにわたる電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層１４が図６Ｅの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック１６は、ここでは明快のために、光吸収体１６ａと誘電体１６ｂとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは可動反射層１４よりも１桁（１０倍以上）薄い。いくつかの実施態様では、光吸収体１６ａは反射副層１４ａよりも薄い。
【００５７】
図６Ａから図６Ｅに示す実施態様などの実施態様では、ＩＭＯＤは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板２０の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分（すなわち、たとえば、図６Ｃに示す変形可能層３４を含む、可動反射層１４の背後のディスプレイデバイスの任意の部分）は、反射層１４がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造（図示せず）が可動反射層１４の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図６Ａから図６Ｅの実施態様は、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００５８】
図７は、ＩＭＯＤのための製造プロセス８０を示す流れ図の一例を示しており、図８Ａから図８Ｅは、そのような製造プロセス８０の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス８０は、図１および図６に示した一般的なタイプのＩＭＯＤなどの電気機械システムデバイスを製造するために実施され得る。電気機械システムデバイスの製造は、図７に示されていない他のブロックをも含むことができる。図１、図６および図７を参照すると、プロセス８０はブロック８２において開始し、基板２０上への光学スタック１６の形成を伴う。図８Ａは、基板２０上で形成されたそのような光学スタック１６を示している。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック１６の効率的な形成を可能にするために、洗浄などの事前準備プロセスにかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック１６は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板２０上に、所望の特性を有する１つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図８Ａでは、光学スタック１６は、副層１６ａおよび１６ｂを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａおよび１６ｂのうちの１つは、組み合わせられた導体／吸収体副層１６ａなど、光吸収特性と電気伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層１６ａ、１６ｂのうちの１つは、１つまたは複数の金属層（たとえば、１つまたは複数の反射層および／または伝導性層）上に堆積された副層１６ｂなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック１６は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。図８Ａから図８Ｅは、一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。たとえば、図８Ａから図８Ｅでは、副層１６ａ、１６ｂはやや厚く示されているが、いくつかの実施態様では、光学スタックの副層のうちの１つである光吸収層は極めて薄いことがある。
【００５９】
プロセス８０はブロック８４において続き、光学スタック１６上への犠牲層２５の形成を伴う。犠牲層２５は、キャビティ１９を形成するために後で除去され（ブロック９０参照）、したがって、犠牲層２５は、図１に示した得られたＩＭＯＤ１２には示されていない。図８Ｂは、光学スタック１６上で形成された犠牲層２５を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック１６上での犠牲層２５の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ１９（図１および図８Ｅも参照）を与えるように選択された厚さの、モリブデン（Ｍｏ）またはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）など、フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積（スパッタリングなど、多くの様々な技法を含むＰＶＤ）、プラズマ強化化学堆積（ＰＥＣＶＤ）、熱化学堆積（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００６０】
プロセス８０はブロック８６において続き、図１、図６および図８Ｃに示すポスト１８などの支持構造の形成を伴う。ポスト１８の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層２５をパターニングし、次いで、ＰＶＤ、ＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト１８を形成するために開口中に材料（酸化ケイ素などのポリマー、または無機材料など）を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト１８の下側端部が図６Ａに示すように基板２０に接触するように、犠牲層２５と光学スタック１６の両方を通って、下にある基板２０まで延在することがある。代替的に、図８Ｃに示すように、犠牲層２５中に形成された開口は、犠牲層２５は通るが、光学スタック１６は通らないで、延在することがある。たとえば、図８Ｅは、光学スタック１６の上側表面（ｕｐｐｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）と接触している支持ポスト１８の下側端部を示している。ポスト１８、または他の支持構造は、犠牲層２５上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層２５中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図８Ｃに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層２５の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層２５および／または支持ポスト１８のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００６１】
プロセス８０はブロック８８において続き、図１、図６および図８Ｄに示す可動反射層１４などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターニング、マスキング、および／またはエッチングステップとともに、たとえば、反射層（アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射層など）堆積を含む１つまたは複数の堆積ステップを採用することによって、形成され得る。可動反射層１４は、電気伝導性であり、電気伝導性層（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層１４は、図８Ｄに示すように複数の副層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含み得る。いくつかの実施態様では、副層１４ａ、１４ｃなど、副層のうちの１つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層１４ｂは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層２５は、ブロック８８において形成された部分的に作製されたＩＭＯＤ中に依然として存在するので、可動反射層１４は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層２５を含んでいる部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「非開放」ＩＭＯＤと呼ばれることもある。図１に関して上記で説明したように、可動反射層１４は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００６２】
プロセス８０はブロック９０において続き、図１、図６および図８Ｅに示すキャビティ１９などのキャビティの形成を伴う。キャビティ１９は、（ブロック８４において堆積された）犠牲材料２５をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、ＭｏまたはアモルファスＳｉなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体ＸｅＦ２から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層２５をさらすことによって、除去され得る。犠牲材料は、一般に、キャビティ１９を囲む構造に対して選択的に除去される。ウェットエッチングおよび／またはプラズマエッチングなどの他のエッチング方法も使用され得る。犠牲層２５がブロック９０中に除去されるので、可動反射層１４は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料２５の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたＩＭＯＤは、本明細書では「開放」ＩＭＯＤと呼ばれることがある。
【００６３】
図９Ａは、一実施態様による対話型ディスプレイを有する電子デバイスのブロック図の一例を示す。たとえば、パーソナル電子デバイスであり得る電子デバイス９００は、対話型ディスプレイ９０２と、プロセッサ９０４とを含むことができる。対話型ディスプレイ９０２は、たとえば、タッチスクリーンディスプレイであり得る。対話型ディスプレイ９０２は、ＩＭＯＤディスプレイとして、または、プラズマ、電界発光（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、超ねじれネマチック（ＳＴＮ）もしくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、もしくは、ＣＲＴもしくは他のチューブデバイスなどの非平面パネルディスプレイなどの、他のタイプのディスプレイとして構成され得る。プロセッサ９０４は、指、手、または手に保持された物体（たとえば、スタイラス）などのユーザの付属物によるタッチまたはジェスチャを含むことができるユーザ入力に少なくとも部分的に応じて、対話型ディスプレイ９０２の出力を制御するように構成され得る。
【００６４】
構成９３０（その例は、本明細書で以下に説明され、例示される）は、対話型ディスプレイ９０２のユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され得る。一実施態様では、構成９３０は、実質的に透明であり得る。その上、一実施態様では、構成９３０は、対話型ディスプレイ９０２の表示領域と実質的に同一の広がりをもつことができる。構成９３０は、ユーザのタッチまたはジェスチャに応じて１つまたは複数の信号を出力することができる。信号経路９１１を介して、構成９３０によって出力された信号は、ユーザのタッチまたはジェスチャの事例を認識するために、プロセッサ９０４によって解析され得る。たとえば、プロセッサ９０４は、対話型ディスプレイ９０２上のタッチの位置、ならびに／または、対話型ディスプレイ９０２に対する感知されたジェスチャの位置、方向、および／もしくは速度を決定するために、構成９３０からの信号を解析することができる。プロセッサ９０４は、次いで、信号経路９１３を介して対話型ディスプレイ９０２に送られる信号によって、ユーザジェスチャに応じて対話型ディスプレイ９０２を制御することができる。
【００６５】
図９Ｂ〜図９Ｉは、導波路に近接する物体の位置を表す信号を出力するように構成された、チャネル導波路と、入力信号源と、検出器とを含む配置の例を示す。ここで図９Ｂを参照すると、チャネル導波路９３３と、第１の信号９３２を生成する入力信号源９３１とを含む、構成９３０の一例が示されている。第１の信号９３２は、たとえば、電磁信号または音響信号などの、様々なタイプの信号を含むことができる。
【００６６】
例示を明確にするため、図９Ｂ〜図９Ｉは、一定の縮尺で描かれていないことが理解されるであろう。たとえば、（たとえば、図９Ｂの方向Ｙにおける）チャネル導波路９３３の特徴的断面寸法は、（たとえば、図９Ｂの方向Ｘにおける）軸方向寸法、および、（図９Ｂの方向Ｙにおける）導波路９３３の間の間隔と比較して、図示によって示唆されるよりも大幅に小さい可能性がある。一実施態様では、たとえば、円形チャネル導波路の断面直径は、一般的に、１〜１０ミクロン程度である伝播する光または他の電磁波の波長にほぼ等しくてよい。比較として、長手方向の寸法は、数センチメートルであり得、チャネル導波路９３３の間の間隔は、たとえば、数ミリメートルであり得る。
【００６７】
チャネル導波路９３３は、有利には、信号９３２が、チャネル導波路９３３の軸方向または長手方向の軸と呼ばれ得る第３の方向に沿ってのみ伝播することができるように、信号９３２に２次元の誘導を提供するように構成され得る。結果として、チャネル導波路９３３内で、電磁放射は、たとえば、長手方向軸に対して横方向のチャネル導波路９３３の寸法が、伝播される光または他の電磁波の波長にほぼ等しいので、通常は、エバネッセント状態であり得る。チャネル導波路９３３は、たとえば、光ファイバを含むことができ、または、たとえば、エポキシ、イオン交換、もしくは熱拡散と組み合わせてリソグラフィ法を用いて、基板上に製作され得る。
【００６８】
一実施態様では、入力信号源９３１は、主に赤外光を放射するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。しかしながら、電磁または音響エネルギーの任意のタイプのソースが使用され得る。たとえば、入力信号源９３１は、１つまたは複数の有機発光デバイス（「ＯＬＥＤ」）、レーザ（たとえば、ダイオードレーザまたは他のレーザ源）、熱または冷陰極蛍光灯、白熱またはハロゲン光源を含むことができる。図示の実施態様では、各入力信号源９３１は、チャネル導波路９３３の端部に配置される。しかしながら、代替的な構成は、本開示の意図する範囲内である。たとえば、入力信号源９３１は、チャネル導波路９３３から離れてよく、入力信号源９３１によって生成された信号は、たとえば、１つまたは複数の光ファイバ、反射器などの追加の光学的要素によって、チャネル導波路９３３に伝送され得る。いくつかの実施態様では、入力信号源９３１は、立体角にわたって光を放射するように構成され得る。立体角は、たとえば、ジェスチャ認識の信頼性を高めるように選択され得る。
【００６９】
第１の信号９３２は、チャネル導波路９３３への入力であり得る。検出器９３５は、チャネル導波路９３３から、第１の信号９３２に対応する第２の信号９３４を受信するように構成され得る。検出器９３５は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）アレイ、または、検出された可視、赤外線（ＩＲ）、および／もしくは紫外線（ＵＶ）光の特性を表す信号を出力するように動作可能な他の適切なデバイスなどの、感光性要素を含むことができる。検出器９３５は、検出された第２の信号９３４の１つまたは複数の特性を表す第３の信号を、信号経路９１１（図９Ａ）を介して出力することができる。たとえば、特性は、強度、方向、周波数、振幅、振幅変調、および／または他の特性を含むことができる。
【００７０】
第３の信号は、導波路に近接する物体の位置を決定するために解析され得る。解析は、各チャネル導波路９３３が、それに近接する物体が存在しない場合に、検出器９３５への第１の信号９３２の比較的低損失の伝播を提供することを考慮することができる。たとえば、光チャネル導波路は、エバネッセント状態の光を伝播することができるので、無視できる量の信号強度が失われ、導波路壁は、ガラスなどの透明な材料で製造され得るにもかかわらず、周囲またはディスプレイ光からのノイズが導波路内に伝播することが実質的に防止される。しかしながら、物体がチャネル導波路の外壁に接触、または外壁に密接に近接しているとき、第１の信号９３２の伝播は、影響を受ける可能性がある。より具体的には、光チャネル導波路の場合には、そのような接触は、光を散乱させる可能性があり、導波路に伝送損失を導入する可能性がある。したがって、依然として図９Ｂを参照すると、入力信号源９３１（５）から導波路９３３（５）を介して受信された第２の信号９３４（５）の特性は、物体９５０の接触または密接な近接によって影響を受ける可能性がある。たとえば、第２の信号９３４（５）の強度は、たとえば、物体の近接によって影響を受けていない第２の信号９３４（１）と比較して低減される可能性がある。
【００７１】
物体９５０は、たとえば、手もしくは指などの、ユーザの付属物であってよく、または、手に保持されたもしくは他の方法でユーザの制御下にあるが、簡略化のために、「物体」と呼ばれる、任意の物理的な物体（たとえば、スタイラス）であってよい。
【００７２】
図９Ｃおよび図９Ｄは、それぞれ、チャネル導波路９３３（１）内およびチャネル導波路９３３（５）内の信号伝播の概略を示す。図９Ｃに示すように、信号９３２（１）によって導入された音響または電磁エネルギーは、導波路９３３（１）に沿って伝播し、全反射（ＴＩＲ）を繰り返し受ける。結果として、エネルギーは、信号強度の無視できる損失で、エバネッセント波として伝播する。図９Ｄを参照すると、チャネル導波路９３３（５）に近接する物体９５０の存在が、たとえば、チャネル導波路９３３（５）の外部の光の散乱をもたらすことが観測される可能性がある。結果として、検出器９３５（５）によって最終的に受信された第２の信号９３４（５）の強度は、検出器９３５（１）によって受信された第２の信号９３４（１）の強度と比較して測定可能な程度低下する可能性がある。
【００７３】
プロセッサ９０４は、物体９５０の存在を認識し、物体９５０の少なくとも１つの軸（図９Ｂの軸「ｙ」など）に沿った位置を決定するために、複数の検出器９３５によって出力された信号を解析するように構成され得る。結果として、ユーザのタッチの位置は、たとえば、少なくとも第１の軸に沿って位置づけされ得る。
【００７４】
図示の実施態様では、チャネル導波路９３３の各々は、実質的に直線状で、互いに平行で、「ｙ」軸に沿って均一に分配される。いくつかの実施態様では、各チャネル導波路９３３は、実質的に直線的な、均一なグリッドの一部である。しかしながら、多くの他の構成が可能であることが理解されるであろう。導波路は、いくつかの実施態様では、たとえば、直線的ではなく、湾曲し得る。その上、導波路９３３は、均一に離間される必要はない。たとえば、いくつかの実施態様では、導波路は、位置決定のより高い分解能が望まれる表示領域では、より密に離間されてよく、他の場所では、より広く離間されてよい。
【００７５】
ここで図９Ｅを参照すると、構成９３０がチャネル導波路９３３の２次元（２Ｄ）グリッドとして構成された実施態様が示されている。図９Ｂに関連して上記で説明したように、第１の信号９３２は、チャネル導波路９３３への入力であり得る。検出器９３５は、チャネル導波路９３３から、第１の信号９３２に対応する第２の信号９３４を受信するように構成され得る。
【００７６】
各チャネル導波路９３３は、それに近接する物体が存在しない場合、検出器９３５への第１の信号９３２の低損失の伝播を提供することができる。たとえば、光チャネル導波路に関して、光は、チャネル導波路内をエバネッセント状態で伝播されるので、無視できる量の信号強度が失われ、導波路壁は、ガラスなどの透明な材料で製造され得るにもかかわらず、周囲またはディスプレイ光からのノイズが導波路９３３内に伝播することが実質的に防止される。
【００７７】
しかしながら、物体がチャネル導波路９３３の外壁に接触、または外壁に密接に近接しているとき、第１の信号９３２の伝播は、影響を受ける可能性がある。より具体的には、そのような接触は、光を散乱させる可能性があり、導波路９３３に伝送損失を導入する可能性がある。したがって、依然として図９Ｅを参照すると、入力信号源９３１（５ｙ）から導波路９３３（５ｙ）を介して検出器９３５（５ｙ）によって受信された第２の信号９３４（５ｙ）の特性は、物体９５０の接触または密接な近接によって影響を受ける可能性がある。たとえば、第２の信号９３４（５ｙ）の強度は、たとえば、物体の近接によって影響を受けていない第２の信号９３４（１ｙ）と比較して低減される可能性がある。同様に、入力信号源９３１（２ｘ）から導波路９３３（２ｘ）を介して検出器９３５（２ｘ）によって受信された第２の信号９３４（２ｘ）の特性は、物体９５０の接触または密接な近接によって影響を受ける可能性がある。たとえば、第２の信号９３４（２ｘ）の強度は、たとえば、物体９５０の近接によって影響を受けていない第２の信号９３４（６ｘ）と比較して低減される可能性がある。
【００７８】
検出器９３５（５ｙ）および９３５（２ｘ）によって受信された第２の信号９３４（５ｙ）および９３４（２ｘ）の強度は、たとえば、検出器９３５（１ｙ）によって受信された第２の信号９３４（１ｙ）、または、検出器９３５（６ｘ）によって受信された第２の信号９３４（６ｘ）の強度と比較して測定可能な程度低減される可能性がある。
【００７９】
プロセッサ９０４は、物体９５０の存在を認識し、物体９５０の２Ｄ（ｘ，ｙ）位置を決定するために、複数の検出器９３５によって出力された第３の信号を解析するように構成され得ることが理解されるであろう。結果として、ユーザのタッチの位置は、たとえば、両方の軸に対して位置づけされ得る。
【００８０】
いくつかの実施態様では、グリッドは、２つ以上の積層された平面内に配置されたチャネル導波路のセットを含むことができる。たとえば、軸Ｘに沿って整列されたチャネル導波路は、第１の平面内に配置されてよく、軸Ｙに沿って整列されたチャネル導波路は、第２の実質的に平行な平面内に配置されてよい。他の実施態様では、すべてのチャネル導波路は、実質的に同一平面上であってよく、信号チャネルのワッフル状グリッドに構成され得る。
【００８１】
ここで図９Ｆを参照すると、構成９３０が、単一の軸に実質的に平行なチャネル導波路９３３を使用して２Ｄ位置決定能力を提供するように構成された実施形態が示されている。
【００８２】
第１の信号９３２は、個々の入力信号源９３１からの各チャネル導波路９３３への入力であり得る。検出器９３５は、チャネル導波路９３３から、第１の信号９３２に対応する第２の信号９３４を受信するように構成され得る。第２の信号９３４は、第１の信号９３２の反射から生じ得る。たとえば、図示の実施態様では、第２の信号９３４（１）は、チャネル導波路９３３（１）の末端９３６（１）での第１の信号９３２（１）の反射から生じ得る。結果として、検出器９３５は、入力信号源９３１に近接して配置され得、チャネル導波路９３３の単一の端部に結合され得る。検出器９３５は、検出された第２の信号９３４の１つまたは複数の特性を表す第３の信号を、信号経路９１１（図９Ａ）を介して出力することができる。
【００８３】
第３の信号は、導波路に近接する物体の位置を決定するために解析され得る。解析は、各チャネル導波路９３３が、それに近接する物体が存在しない場合に、検出器９３５への第１の信号９３２の比較的低損失の伝播を提供することを考慮することができる。しかしながら、物体がチャネル導波路９３３の外壁に接触、または外壁に密接に近接しているとき、第１の信号９３２の伝播は、影響を受ける可能性がある。したがって、依然として図９Ｆを参照すると、入力信号源９３１（５）からチャネル導波路９３３（５）を介して受信された第２の信号９３４（５）の特性は、物体９５０の接触または密接な近接によって影響を受ける可能性がある。
【００８４】
たとえば、ここで、チャネル導波路９３３（５）内の信号伝播の概略を示す図９Ｇを参照すると、物体９５０の影響が示されている。より具体的には、チャネル導波路９３３（５）に近接する物体９５０の存在が、入力信号源９３１（５）に向かい、そこから遠ざかって逆伝播する、チャネル導波路９３３（５）内への光の反射を生じることが観察され得る。
【００８５】
したがって、第２の信号９３４（５）は、物体９５０から反射された逆伝播光を含む可能性がある。そのような逆伝播光は、末端９３６（１）からの反射後に第２の信号９３４（１）が受信されるために必要な時間間隔よりも測定可能な程度短い時間間隔（「飛行時間」）内に受信される可能性がある。信号間、たとえば、第２の信号９３４（１）と第２の信号９３４（５）との間の飛行時間の差は、たとえば、マイケルソン干渉計、共通経路干渉計、または他のそのような技術を使用する干渉技術によって決定され得る。
【００８６】
プロセッサ９０４は、物体９５０の存在を認識し、物体９５０の２Ｄ（ｘ，ｙ）位置を決定するために、複数の検出器９３５によって出力された第３の信号を解析するように構成され得る。より具体的には、図９Ｆに示す実施態様では、物体９５０の影響を受けたチャネル導波路９３３（ｉ）の識別は、「Ｙ」軸位置の位置づけ情報を提供することができ、飛行時間の解析は、「Ｘ」軸位置の位置づけ情報を提供することができる。結果として、ユーザのタッチの位置は、たとえば、両方の軸に関して位置づけされ得る。
【００８７】
図示の実施形態では、各チャネル導波路９３３は、実質的に直線的で、他の導波路と平行であり、「ｙ」軸に沿って均一に分配される。しかしながら、多くの他の構成が可能であることは、理解されるであろう。導波路は、いくつかの実施態様では、たとえば、直線的ではなく、湾曲し得る。その上、導波路は、均一に離間される必要はない。たとえば、いくつかの実施態様では、導波路は、位置決定のより高い分解能が望まれる表示領域では、より密に離間されてよく、他の場所では、より広く離間されてよい。
【００８８】
本発明者らは、上記で説明した技術が、２Ｄ位置の位置づけ能力を比較的少ない数のチャネル導波路で提供するために拡張され得ることを理解している。実際、２Ｄ位置の位置づけ能力は、正方形または円形の螺旋状に、たとえば、蛇行形状に配置されたわずか１つの導波路を使用して提供され得る。蛇行形状は、たとえば、「Ｓ」状であり得、または、任意の他の巻回もしくは波状パターンであり得る。
【００８９】
たとえば、ここで図９Ｈを参照すると、チャネル導波路９３３は、蛇行形状で配置されているように示されている。第１の信号９３２は、入力信号源９３１からチャネル導波路９３３への入力であり得る。検出器９３５は、チャネル導波路９３３から第２の信号９３４を受信するように構成され得る。第２の信号９３４は、第１の信号９３２の反射から生じ得る。たとえば、図示の実施態様では、第２の信号９３４は、少なくとも一部が、物体９５０から反射された光の逆伝播から生じ得る。検出器９３５は、検出された第２の信号９３４の１つまたは複数の特性を表す第３の信号を、信号経路９１１（図９Ａ）を介して出力することができる。
【００９０】
第３の信号は、導波路に近接する物体の位置を決定するために解析され得る。解析は、各チャネル導波路９３３が、それに近接する物体が存在しない場合に、検出器９３５への第１の信号９３２の比較的低損失の伝播を提供することを考慮することができる。しかしながら、物体がチャネル導波路９３３の外壁に接触、または外壁に密接に近接しているとき、第１の信号９３２の伝播は、影響を受ける可能性がある。
【００９１】
したがって、依然として図９Ｈを参照すると、入力信号源９３１からチャネル導波路９３３を介して受信された第２の信号９３４の特性は、物体９５０の接触または密接な近接によって影響を受ける可能性がある。より具体的には、第２の信号９３４は、物体９５０から反射された逆伝播光を含む可能性がある。そのような逆伝播光は、末端９３６からの反射後に第２の信号９３４が受信されるために必要な時間間隔よりも測定可能な程度短い時間間隔（「飛行時間」）内に受信される可能性がある。末端９３６から反射された信号と、物体９５０から反射された逆伝播光を表す信号との間の飛行時間の差は、たとえば、光干渉技術を使用して決定され得る。
【００９２】
プロセッサ９０４は、物体９５０の存在を認識し、物体９５０の２Ｄ（ｘ，ｙ）位置を決定するために、検出器９３５によって出力された第３の信号を解析するように構成され得る。より具体的には、チャネル導波路９３３が蛇行形状である図９Ｈに示す実施態様では、物体９５０から反射された逆伝播光の飛行時間の解析は、蛇行の長さに沿って物体９５０が位置する場所を識別することができる。この情報は、蛇行の幾何学的形状の知識と共に、物体９５０の２Ｄ位置決定をもたらす。
【００９３】
図示の実施態様では、蛇行形状の特定の例が示されている。しかしながら、多くの他の形状が可能であることは、理解されるであろう。導波路は、いくつかの実施態様では、たとえば、直線状ではなく、湾曲してよく、曲がりは、図示のように、正方形ではなく、実質的な曲率半径を有してよい。その上、蛇行のそれぞれの区分は、均一に離間される必要はない。たとえば、いくつかの実施態様では、区分は、位置決定のより高い分解能が望まれる表示領域では、より密に離間されてよく、他の場所では、より広く離間されてよい。最後に、長方形、円形、または卵形のいずれかの螺旋形状も、本開示の意図の範囲内である。
【００９４】
上記で説明した実施態様では、入力信号源９３１は、たとえば、周囲またはディスプレイ光と無関係の能動的信号源として示されている。他の実施態様では、受動的入力信号源が有利であり得る。「受動的」入力信号源によって、物体９５０から反射または散乱された周囲および／またはディスプレイ光を意味する。
【００９５】
たとえば、ここで図９Ｉを参照すると、物体９５０から散乱された光の一部は、それが１つまたは複数の検出器に向かって伝播することができるチャネル導波路９３３に入ることができる。たとえば、チャネル導波路９３３（５ｙ）を介して検出器９３５（５ｙ）によって受信された第２の信号９３４（５ｙ）の特性は、物体９５０によって散乱または反射された光によって影響を受ける可能性がある。同様に、チャネル導波路９３３（２ｘ）を介して検出器９３５（２ｘ）によって受信された第２の信号９３４（２ｘ）の特性は、物体９５０の接触または近接によって影響され得る。
【００９６】
結果として、検出器９３５（５ｙ）および９３５（２ｘ）によって受信された第２の信号９３４（５ｙ）および９３４（２ｘ）の特性は、検出器９３５（１ｙ）によって受信された第２の信号９３４（１ｙ）または検出器９３５（６ｘ）によって受信された第２の信号９３４（６ｘ）の特性とは測定可能な程度異なる可能性がある。
【００９７】
プロセッサ９０４は、物体９５０の存在を認識し、物体９５０の２Ｄ（ｘ，ｙ）位置を決定するために、複数の検出器９３５によって出力された第３の信号を解析するように構成され得ることは、明らかであろう。結果として、ユーザのタッチの位置は、たとえば、両方の軸に関して位置づけされ得る。
【００９８】
上記で説明した実施態様では、２Ｄ位置の位置づけ技術は、物体９５０のチャネル導波路９３３への物理的接触、または少なくとも物理的近接に依存した。本明細書に開示される技術は、しかしながら、それによって、電子デバイスが、決定論的な方法で、ユーザの手、指、または手に保持された物体の大域動作を感知し、それに反応する「ジェスチャ」に少なくとも部分的に応答するユーザインターフェースを提供するためにも適用され得る。ジェスチャは、電子デバイスに近接して行われ得るが、有利には、直接物理的に接触はしない。
【００９９】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、ジェスチャ認識のために構成されたチャネル導波路の一例を示す。チャネル導波路９３３は、入力信号源９３１から受信した放射光を、チャネル導波路９３３の前面１０３７に直交する主要な成分を有する方向に反射する光方向転換デバイスを含むことができる。結果として、放射光の少なくとも一部は、ジェスチャが検出される領域内への反射光１０４２として、チャネル導波路９３３を出ることができる。
【０１００】
一実施態様では、光方向転換デバイスは、入力信号源９３１によって放射された光の方向を、チャネル導波路９３３の前面１０３７に直交する主要な成分を有する方向に変えるいくつかの反射微細構造１０３６を含むことができる。本明細書で以下により詳細に説明するように、微細構造１０３６は、すべて同一であってよく、または、様々な実施態様では、異なる形状、サイズ、構造、などを有することができる。微細構造１０３６は、反射光１０４２の少なくとも実質的な部分が、光がチャネル導波路９３３を出るような法線に対する角度で前面１０３７と交差するように、入力信号源９３１によって放射された光の方向を変えることができる。
【０１０１】
微細構造の代わりに、またはそれに加えて、たとえば、回折によって光を方向転換するホログラフィックフィルムおよび表面レリーフ格子、または散乱によって光を方向転換する表面粗さを含む、他の光方向転換デバイスは、本開示の意図の範囲内である。
【０１０２】
反射光１０４２は、多種多様な角度で分散され得ることは、理解されるであろう。結果として、反射光１０４２の一部は、たとえば、物体９５０から遠ざかる、ユーザの視界に向かう、またはユーザの視界から遠ざかる方向に向けられ得る。
【０１０３】
図１０Ｂに示すように、物体９５０が反射光１０４２と相互作用すると、相互作用から生じる散乱光１０４４は、チャネル導波路９３３に向けて戻るように向けられ得る。微細構造１０３６は、そのような光の方向を１つまたは複数の検出器９３５に向けて変えることができる。たとえば、方向を変えられた散乱光１０４６は、チャネル導波路９３３の前面１０３７に対して平行な実質的な成分を有する方向に方向転換され得る。より具体的には、方向転換された散乱光の少なくとも実質的な部分は、チャネル導波路９３３内の伝播を起こす。結果として、そのような方向を変えられ収集された散乱光１０４６は、チャネル導波路９３３を出ず、代わりに、１つまたは複数の検出器９３５に達する。各検出器９３５は、方向を変えられ収集された散乱光１０４６の１つまたは複数の特性を検出し、検出された特性を表す信号を出力するように構成され得る。たとえば、特性は、強度、方向性、周波数、振幅、振幅変調、および／または他の特性を含むことができる。
【０１０４】
図１１Ａ〜図１１Ｃは、いくつかの実施態様による光方向転換微細構造の例を示す。図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｃは、それぞれ、微細構造１１０１、１１０３、および１１０５の正面図、平面図、および斜視図を示す。図は、たとえば、約１〜１０μｍの高さおよび３〜５０μｍの幅を有するいくつかの実施態様では、通常小さいであろう微細構造の非常に拡大された表示を示すことは、理解されるであろう。各微細構造は、有利には、光を方向転換するように構成された１つまたは複数の反射面、たとえば、反射面１１０２、１１０４、および１１０６を有することになる。より具体的には、対話型ディスプレイ９０２の前面に対して平行な実質的な成分を有する方向に向けられた入射光は、対話型ディスプレイ９０２の前面に直交する実質的な成分を有する方向に反射され得る。同様に、対話型ディスプレイ９０２の前面に直交する実質的な成分を有する方向に向けられた入射光は、対話型ディスプレイ９０２の前面に対して平行な実質的な成分を有する方向に反射され得る。そのような微細構造の多くの幾何学的形状が可能であり、図１１Ａ〜図１１Ｃに提供された例は、いくつかの可能な実施態様の単なる例示であることは、理解されるであろう。
【０１０５】
いくつかの実施態様では、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すもののような微細構造は、シート内の互いの上に連続的な層および構造をプリントすることによって形成され得る。他の実施態様では、微細構造を作成するために、エンボス加工および／またはモールディング技術が使用され得る。いくつかの実施態様では、たとえば、ガラス基板を金属化することによって、反射面が選択的に設けられ得る。反射面１１０２、１１０４、および１１０６は、たとえば、フォトリソグラフィおよび湿式化学エッチング技術を使用して作成され得る。いくつかの実施態様では、反射面１１０２、１１０４、および１１０６は、ガラス基板上に堆積されたＳｉＯＮ層内に製作され得る。そのような実施態様では、マスクが使用され得、薄い金属層（たとえば、約５００〜１０００オングストローム厚）が、単に反射面上に堆積され得る。
【０１０６】
再び図９Ａを参照すると、プロセッサ９０４は、検出器９３５から、信号経路９１１を介して、検出された特性を表す信号を受信するように構成され得る。プロセッサ９０４は、少なくとも、対話型ディスプレイ９０２の前面に対して平行な２次元平面における物体９５０の位置を計算するために、１つまたは複数の検出器９３５から受信した信号を解析することができる。たとえば、各検出器９３５の出力信号を比較することによって、プロセッサ９０４は、対話型ディスプレイ９０２の前面とほぼ平行な平面における物体９５０の位置を決定することができる。さらなる例として、物体９５０の動きは、検出器９３５によって受信された光に信号パターンを生成させ得る。プロセッサ９０４は、信号パターンを解析し、信号パターンが特定のユーザジェスチャの特性を示すときにそれを判断するように構成され得る。信号パターンは、信号強度および／または波形などの特性を含むことができる。たとえば、すべての検出器で生成された信号の強度は、物体９５０がスクリーンにより近づくにつれて変化する可能性がある。さらなる例として、たとえば、指の間隔をあけた手が対話型ディスプレイ９０２の前面とほぼ平行な平面を横切って移動するとき、１つまたは複数の検出器９３５によって、パルス状波形が検出され得る。
【０１０７】
プロセッサ９０４は、検出器９３５の出力信号から、ユーザジェスチャの事例を認識するように構成され得る。その上、プロセッサ９０４は、ユーザジェスチャに応答して、対話型ディスプレイ９０２および／または電子デバイス９００の他の要素の一方または両方を制御することができる。たとえば、対話型ディスプレイ９０２に表示される画像は、上もしくは下へのスクロール、回転、拡大、または他の方法で変更され得る。加えて、プロセッサ９０４は、たとえば、音量設定を変更する、電源をオフにする、通話を開始するもしくは終了する、ソフトウェアアプリケーションを起動するもしくは停止する、などのユーザジェスチャに応答して、電子デバイス９００の他の側面を制御するように構成され得る。
【０１０８】
いくつかの実施態様では、少なくとも１つの介在層が、チャネル導波路９３３と、タッチ（または、その上のジェスチャ）が認識される表面との間に配置される。図１２Ａ〜図１２Ｂは、チャネル導波路とユーザとの間に少なくとも１つの介在層を有する実施態様の一例を示す。図１２Ａを参照すると、物体９５０による接触がない場合には、層１２６０は、層１２６０がチャネル導波路９３３から比較的遠く離れるように配置され得ることが観察され得る。たとえば、物体９５０による接触がない場合には、層１２６０は、チャネル導波路９３３によって伝播される光または他の電磁波の波長よりも大きい距離によって分離され得る。結果として、信号は、低損失でチャネル導波路９３３内を伝播することができる。しかしながら、ここで図１２Ｂを参照すると、物体９５０によってタッチされたとき、層１２６０は、チャネル導波路９３３に接触する可能性がある。結果として、第２の信号９３４の強度は、エネルギーがチャネル導波路９３３から層１２６０内に漏れるにつれて、測定可能な程度低下する可能性がある。信号強度のこの減少は、本明細書に開示される技術を使用して物体９５０の位置を決定するために使用され得る。
【０１０９】
いくつかの実施態様では、少なくとも１つの介在平面状光導波路が、チャネル導波路９３３と、タッチ（または、その上のジェスチャ）が認識される表面との間に配置される。図１３Ａおよび図１３Ｂは、チャネル導波路とユーザとの間に配置された平面状光導波路を有する一実施態様の一例を示す。図示の実施態様では、発光源であり得る入力信号源９３１は、第１の信号９３２を平面状光導波路１３７０内に放射する。図１３Ａを参照すると、物体９５０による接触がない場合には、光導波路１３７０は、それがチャネル導波路９３３から比較的遠くに離れ、信号が低損失で光導波路１３７０内を伝播することができるように配置され得ることが観察され得る。しかしながら、ここで図１２Ｂを参照すると、物体９５０によるタッチがあるとき、光導波路１３７０は、チャネル導波路９３３と接触する可能性がある。結果として、いくらかの光が、光導波路１３７０からチャネル導波路９３３内に漏れる可能性があり、検出器９３５によって検出される可能性がある。検出された光に応答して検出器９３５によって出力された信号は、本明細書に開示される技術を使用して物体９５０の位置を決定するために使用され得る。
【０１１０】
いくつかの実施態様では、少なくとも第２の介在チャネル導波路が、チャネル導波路９３３と、タッチ（または、その上のジェスチャ）が認識される表面との間に配置される。図１４Ａ〜図１４Ｄは、第１のチャネル導波路とユーザとの間に配置された第２のチャネル導波路を有する一実施態様の例を示す。図１４Ａおよび図１４Ｂに示す実施態様では、入力信号源９３１は、第１の信号９３２をチャネル導波路９３３内に放射する。図１４Ａを参照すると、物体９５０による接触がない場合には、第２のチャネル導波路１４３３は、それがチャネル導波路９３３から比較的遠くに離れ、信号が低損失でチャネル導波路９３３内を伝播することができるように配置され得ることが観察され得る。しかしながら、ここで図１４Ｂを参照すると、物体９５０によるタッチがあるとき、チャネル導波路１４３３は、チャネル導波路９３３と接触する可能性がある。結果として、第２の信号９３４の強度は、エネルギーがチャネル導波路９３３から第２のチャネル導波路１４３３内に漏れるにつれて、測定可能な程度低下する可能性がある。信号強度のこの減少は、本明細書に開示される技術を使用して物体９５０の位置を決定するために使用され得る。
【０１１１】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示す実施態様では、入力信号源９３１および検出器９３５は、チャネル導波路９３３によって直接結合される。これは、図１４Ｃおよび図１４Ｄに示すように、必ずしもそうではない。図示の実施態様では、入力信号源９３１は、第１の信号９３２を第２のチャネル導波路１４３３内に放射する。図１４Ｃを参照すると、物体９５０による接触がない場合には、第２のチャネル導波路１４３３は、それがチャネル導波路９３３から比較的遠くに離れ、信号が低損失で第２のチャネル導波路１４３３内を伝播することができるように配置され得ることが観察され得る。物体９５０によるタッチがあるとき、しかしながら、ここで図１４Ｄを参照すると、第２のチャネル導波路１４３３は、チャネル導波路９３３と接触する可能性がある。結果として、第２のチャネル導波路１４３３からチャネル導波路９３３内に漏れた信号が、検出器９３５によって検出される可能性がある。検出された光に応答して検出器９３５によって出力された信号は、本明細書に開示される技術を使用して物体９５０の位置を決定するために使用され得る。
【０１１２】
上記で説明した実施形態は、単に例として提供され、多くの変形が可能であることは、理解されるであろう。たとえば、物体９５０をチャネル導波路９３３から分離する介在層が示されているが、チャネル導波路９３３は、物体９５０を層１２６０、平面状光導波路１３７０、またはチャネル光導波路１４３３から分離することができることは、本発明の意図の範囲内である。
【０１１３】
図１５は、対話型ディスプレイおよび／または関連する電子デバイスを制御するための方法を示す流れ図の一例を示す。ブロック１５１０では、第１の電磁または音響信号が、チャネル導波路に入力され得る。チャネル導波路の少なくとも一部は、ディスプレイの表示領域内に、ディスプレイのユーザインターフェース表面の近傍に実質的に平行に配置され得る。有利には、チャネル導波路は、信号がチャネル導波路の長手方向軸に沿ってのみ伝播することができるように、電磁または音響信号に２次元の誘導を提供するように構成され得る。
【０１１４】
ブロック１５２０では、第２の信号が、チャネル導波路から検出器によって受信され得、第２の信号は、第１の信号に対応する。検出器は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣＣＤアレイ、ＣＭＯＳアレイ、または、検出された可視、ＩＲ、および／もしくはＵＶ光の特性を表す信号を出力するように動作可能な他の適切なデバイスなどの、感光性要素を含むことができる。検出器は、検出された第２の信号の１つまたは複数の特性を表す第３の信号を出力することができる。
【０１１５】
ブロック１５３０では、第３の信号は、たとえば、プロセッサによって受信され得る。
【０１１６】
ブロック１５４０では、ディスプレイに対する物体の位置が決定され得る。位置決定は、受信された第３の信号に基づいて、プロセッサによって実行され得る。
【０１１７】
ブロック１５５０では、ディスプレイおよび／またはディスプレイに関連する電子デバイスは、位置決定に応答して制御され得る。たとえば、プロセッサは、ユーザ入力を、位置決定の結果として認識することができる。さらに、プロセッサは、ユーザ入力に応答して、ディスプレイに表示された画像を、上もしくは下にスクロールさせる、回転させる、拡大させる、または他の方法で変更させるように構成され得る。代替的には、または加えて、プロセッサは、ユーザ入力に応答して、電子デバイスの他の側面を制御するように構成され得る。たとえば、プロセッサは、ユーザ入力に応答して、音量設定を変更する、電子デバイスをオフにする、通話を開始するもしくは終了する、ソフトウェアアプリケーションを起動するもしくは停止する、などを行うように構成され得る。
【０１１８】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、ジェスチャ認識のための構成９３０を含むディスプレイデバイス４０を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス４０は、たとえば、スマートフォン、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス４０の同じ構成要素またはディスプレイデバイス４０の軽微な変形も、テレビジョン、タブレット、電子リーダー、ハンドヘルドデバイスおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１１９】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１と、ディスプレイ３０と、構成９３０と、アンテナ４３と、スピーカー４５と、入力デバイス４８と、マイクロフォン４６とを含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング４１は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング４１は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【０１２０】
ディスプレイ３０は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ３０は、本明細書で説明するＩＭＯＤディスプレイを含むことができる。構成９３０は、本明細書で、上記で説明したように実質的に構成され得る。
【０１２１】
ディスプレイデバイス４０の構成要素は図１６Ｂに概略的に示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７はプロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（たとえば、信号をフィルタリングする）ように構成され得る。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９にも接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８に、およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は次にディスプレイアレイ３０に結合される。いくつかの実施態様では、電源５０が、特定のディスプレイデバイス４０設計において実質的にすべての構成要素に電力を与えることができる。
【０１２２】
この例では、ディスプレイデバイス４０は、プロセッサ９０４も含み、プロセッサ９０４は、たとえば、引き回し配線を介して、構成９３０と通信するように構成され得、電子デバイス９００を制御するように構成され得る。図示の実施態様では、プロセッサ９０４は、たとえば、プロセッサ２１および駆動コントローラ２９と別々に示されている。しかしながら、プロセッサ９０４の機能は、本明細書で、上記で説明したように、プロセッサ２１および／もしくは駆動コントローラ２９内に、または、さらなる例では、ホストプロセッサ（図示せず）内に組み込まれてよいことは、理解されるであろう。プロセッサ９０４は、構成９３０から受信された信号から、ユーザタッチまたはジェスチャの事例を認識するように構成され得る。プロセッサ９０４は、次いで、ユーザジェスチャに応答して、ディスプレイアレイ３０を制御することができる。ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークを介して１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３とトランシーバ４７とを含む。ネットワークインターフェース２７はまた、たとえば、プロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ４３は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎを含むＩＥＥＥ８０２．１１規格、およびそれらのさらなる実施態様に従って、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ４３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格に従ってＲＦ信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ４３は、３Ｇまたは４Ｇ技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭ（登録商標）／Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄａｔａ  ＧＳＭ（登録商標）  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｔｒｕｎｋｅｄ  Ｒａｄｉｏ（ＴＥＴＲＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  Ｄａｔａ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶ−ＤＯ）、１ｘＥＶ−ＤＯ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ−ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信された信号がプロセッサ２１によって受信され、プロセッサ２１によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ４７はまた、プロセッサ２１から受信された信号がアンテナ４３を介��てディスプレイデバイス４０から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【０１２３】
いくつかの実施態様では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられ得る。さらに、いくつかの実施態様では、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ２１は、処理されたデータをドライバコントローラ２９に、または記憶のためにフレームバッファ２８に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１２４】
プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ２１または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１２５】
ドライバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データをプロセッサ２１から直接、またはフレームバッファ２８から取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、しばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化され得る。
【０１２６】
アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのｘ−ｙ行列から来る、数百の、および時には数千の（またはより多くの）リード線に毎秒何回も適用される。
【０１２７】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（ＩＭＯＤコントローラなど）であり得る。さらに、アレイドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイドライバなど）であり得る。さらに、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（ＩＭＯＤのアレイを含むディスプレイなど）とすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ２９はアレイドライバ２２と一体化することができる。そのような実施態様は、高集積システム、たとえば、モバイルフォン、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイにおいて、有用であることがある。
【０１２８】
いくつかの実施態様では、入力デバイス４８は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御できるように構成することができる。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成することができる。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロフォン４６を通してのボイスコマンドを用いることができる。
【０１２９】
電源５０は種々のエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリまたはリチウムイオンバッテリなどの充電式バッテリとすることができる。充電式バッテリを使用する実施態様では、充電式バッテリは、たとえば、壁コンセントあるいは光起電性デバイスまたはアレイから来る電力を使用して充電可能であり得る。代替的には、充電式バッテリはワイヤレス充電可能とすることができる。電源５０はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池とすることもできる。電源５０はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成することもできる。
【０１３０】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ２９中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ２２中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１３１】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１３２】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成などのコンピューティングデバイスの組合せとして実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１３３】
１つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１３４】
ソフトウェアで実施する場合、機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザディスク（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ｄｉｓｋ）およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含め得る。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、１つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【０１３５】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の可能性または実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたＩＭＯＤの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１３６】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの１つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１３７】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でまたは順番に実行される必要がないこと、またはすべての例示される動作が実行される必要があるとは限らないことは、当業者は容易に認識されよう。さらに、図面は、流れ図の形態でもう１つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、１つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１２  ＩＭＯＤ、ピクセル
１３  光
１４  可動反射層
１４ａ  反射副層
１４ｂ  支持層
１４ｃ  上部金属層
１５  光
１６  光学スタック
１６ａ  光吸収体、副層
１６ｂ  誘電体、副層
１８  ポスト、支持体、支持ポスト
１９  ギャップ、キャビティ
２０  透明基板、基板
２１  プロセッサ
２２  アレイドライバ
２３  ブラックマスク構造
２４  行ドライバ回路
２６  列ドライバ回路
２７  ネットワークインターフェース
２８  フレームバッファ
２９  ドライバコントローラ
３０  ディスプレイアレイ、ディスプレイ
３２  テザー
３４  変形可能層
３５  スペーサ層
４０  ディスプレイデバイス
４１  ハウジング
４３  アンテナ
４５  スピーカー
４６  マイクロフォン
４７  トランシーバ
４８  入力デバイス
５０  電力システム、電源
５２  調整ハードウェア
９００  電子デバイス
９０２  対話型ディスプレイ
９０４  プロセッサ
９１１  信号経路
９１３  信号経路
９３０  構成
９３１  入力信号源
９３１（１）  
９３１（２ｘ）  入力信号源
９３１（５）  入力信号源
９３１（５ｙ）  入力信号源
９３２  第１の信号
９３２（１）  第１の信号
９３２（５）  
９３３  チャネル導波路
９３３（１）  チャネル導波路
９３３（２ｘ）  導波路
９３３（５）  チャネル導波路
９３３（５ｙ）  導波路
９３４  第２の信号
９３４（１）  第２の信号
９３４（１ｙ）  第２の信号
９３４（２ｘ）  第２の信号
９３４（５）  第２の信号
９３４（５ｙ）  第２の信号
９３４（６ｘ）  第２の信号
９３５  検出器
９３５（１）  検出器
９３５（１ｙ）  検出器
９３５（２ｘ）  検出器
９３５（５）  検出器
９３５（５ｙ）  検出器
９３５（６ｘ）  検出器
９３６  末端
９３６（１）  末端
９５０  物体
１０３６  微細構造
１０３７  前面
１０４２  反射光
１０４４  散乱光
１０４６  散乱光
１１０１  微細構造
１１０２  反射面
１１０３  微細構造
１１０４  反射面
１１０５  微細構造
１１０６  反射面
１２６０  層
１３７０  光導波路
１４３３  チャネル導波路
【図１】
2015531922.tif 000003
【図２】
2015531922.tif 000004
【図３】
2015531922.tif 000005
【図４】
2015531922.tif 000006
【図５Ａ】
2015531922.tif 000007
【図５Ｂ】
2015531922.tif 000008
【図６Ａ】
2015531922.tif 000009
【図６Ｂ】
2015531922.tif 000010
【図６Ｃ】
2015531922.tif 000011
【図６Ｄ】
2015531922.tif 000012
【図６Ｅ】
2015531922.tif 000013
【図７】
2015531922.tif 000014
【図８Ａ】
2015531922.tif 000015
【図８Ｂ】
2015531922.tif 000016
【図８Ｃ】
2015531922.tif 000017
【図８Ｄ】
2015531922.tif 000018
【図８Ｅ】
2015531922.tif 000019
【図９Ａ】
2015531922.tif 000020
【図９Ｂ】
2015531922.tif 000021
【図９Ｃ】
2015531922.tif 000022
【図９Ｄ】
2015531922.tif 000023
【図９Ｅ】
2015531922.tif 000024
【図９Ｆ】
2015531922.tif 000025
【図９Ｇ】
2015531922.tif 000026
【図９Ｈ】
2015531922.tif 000027
【図９Ｉ】
2015531922.tif 000028
【図１０Ａ】
2015531922.tif 000029
【図１０Ｂ】
2015531922.tif 000030
【図１１Ａ】
2015531922.tif 000031
【図１１Ｂ】
2015531922.tif 000032
【図１１Ｃ】
2015531922.tif 000033
【図１２Ａ】
2015531922.tif 000034
【図１２Ｂ】
2015531922.tif 000035
【図１３Ａ】
2015531922.tif 000036
【図１３Ｂ】
2015531922.tif 000037
【図１４Ａ】
2015531922.tif 000038
【図１４Ｂ】
2015531922.tif 000039
【図１４Ｃ】
2015531922.tif 000040
【図１４Ｄ】
2015531922.tif 000041
【図１５】
2015531922.tif 000042
【図１６Ａ】
2015531922.tif 000043
【図１６Ｂ】
2015531922.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月6日(2014.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域を含むユーザインターフェース表面を有する対話型ディスプレイと共に使用するために構成された少なくとも１つのチャネル導波路であって、前記チャネル導波路の少なくとも一部が、前記表示領域内に、前記ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置された、少なくとも１つのチャネル導波路と、
前記チャネル導波路に入力される第１の信号のソースと、
前記チャネル導波路から、前記第１の信号に対応する第２の信号を受信し、前記チャネル導波路に近接する物体の位置を示す第３の信号をプロセッサに出力するように構成された少なくとも１つの検出器と
を備え、前記チャネル導波路が、前記ソースから光または他の電磁エネルギーを受信するように構成され、長手方向軸を有し、前記長手方向軸に対して横方向の前記チャネル導波路の寸法が、前記光または他の電磁エネルギーの波長にほぼ等しい、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、蛇行または螺旋形状に配置された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、導波路のネットワークを形成する複数のチャネル導波路を含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
各チャネル導波路が、実質的に直線かつ平行である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のチャネル導波路が、直線グリッドに配置された、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのチャネル導波路が、湾曲している、前記ネットワーク内の少なくとも１つの他のチャネル導波路と非平行である、またはその両方である、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記チャネル導波路が、前記ソースから受けた放射光を反射することによって、前記ユーザインターフェース表面に直交する実質的成分を有する方向に反射光を出力する少なくとも１つの光方向転換デバイスを含み、
前記第１の信号のソースが、物体と前記反射光の相互作用から生じる散乱光であり、前記チャネル導波路が、前記散乱光を収集するように構成され、
前記光方向転換デバイスが、前記収集された散乱光を前記少なくとも１つの検出器に向けて方向を変え、
前記第２の信号が、前記少なくとも１つの検出器によって受信された収集された散乱光を含み、
前記第３の信号が、ユーザジェスチャの事例を示す、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記光方向転換デバイスが、１つまたは複数の微細構造または回折格子を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の信号が、前記物体から前記チャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイ光と前記物体の相互作用から生じる、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記表示領域の外周の外側に配置された発光源をさらに含み、前記発光源が、前記チャネル導波路への入力に光学的に結合された、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記対話型ディスプレイが、可撓性である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記対話型ディスプレイをさらに備え、前記対話型ディスプレイが、前記ユーザインターフェース表面と、前記第３の信号を受信し、前記第３の信号から、前記チャネル導波路に近接する物体の位置を決定するように構成されたプロセッサとを含み、前記プロセッサが、前記位置決定に応答して、前記対話型ディスプレイと、前記ディスプレイに関連付けられた電子デバイスの一方または両方を制御するように構成された、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサが、前記信号の飛行時間に少なくとも部分的に基づいて、前記物体の位置を決定するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサが、画像データを処理するように構成され得、前記装置が、さらに、前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスを含む、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの信号を前記対話型ディスプレイに送るように構成されたドライバ回路と、
画像データの少なくとも一部を前記ドライバ回路に送るように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
画像データを前記プロセッサに送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機の１つまたは複数を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
光伝播手段であって、光がエバネッセント状態であり、前記光伝播手段の少なくとも一部が、対話型ディスプレイの表示領域内に、ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され、前記光伝播手段が、長手方向軸を有し、前記光が、前記光伝播手段によって、前記長手方向軸に沿ってのみ伝播するように制限され、前記長手方向軸に対して横方向の前記伝播手段の寸法が、前記光の波長にほぼ等しい、光伝播手段と、
前記光伝播手段に入力される第１の信号のソースと、
前記光伝播手段から、前記第１の信号に対応する第２の信号を受信し、前記ユーザインターフェース表面に近接する物体の位置を示す第３の信号を出力するように構成された少なくとも１つの検出器と
を備える、装置。
【請求項１９】
前記第１の信号が、前記物体からチャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイ光と前記物体の相互作用から生じる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の信号が、前記表示領域の外周の外側に配置された発光源を含み、前記発光源が、前記光伝播手段への入力に光学的に結合された、請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ディスプレイが非平面状である、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに動作を実行させる命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記動作が、
前記プロセッサで、少なくとも１つの検出器の出力信号を受信するステップと、
前記プロセッサにより、対話型ディスプレイに対する物体の位置を決定するステップと
を含み、前記ディスプレイが、表示領域を含むユーザインターフェース表面を有し、
チャネル導波路の少なくとも一部が、前記表示領域内に、前記ユーザインターフェース表面に近接して実質的に平行に配置され、ソースから光または他の電磁エネルギーを受信するように構成され、長手方向軸を有し、前記長手方向軸に対して横方向の前記チャネル導波路の寸法が、前記光または他の電磁エネルギーの波長にほぼ等しく、
前記出力信号が、（ｉ）ソースから第１の電磁または音響信号をチャネル導波路に入力するステップ、（ｉｉ）少なくとも１つの検出器によって前記チャネル導波路から前記第１の信号に対応する第２の信号を受信するステップ、および、（ｉｉｉ）前記少なくとも１つの検出器から前記出力信号を前記プロセッサに出力するステップから生じる、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２３】
前記チャネル導波路が、前記ソースから受信された放射光を反射することによって、前記ユーザインターフェース表面に直交する実質的な成分を有する方向に反射光を出力する光方向転換デバイスを含み、
前記チャネル導波路が、散乱光を収集するように構成され、前記収集された散乱光が、物体と前記反射光の相互作用から生じ、
前記光方向転換デバイスが、前記少なくとも１つの検出器に向けて前記収集された散乱光の方向を変え、
各検出器が、前記方向を変えられた収集された散乱光の特性を表す信号を前記プロセッサに出力するように構成され、
前記プロセッサが、前記検出器の前記出力からユーザジェスチャの事例を認識するように構成された、請求項２２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２４】
前記第１の信号が、前記物体から前記チャネル導波路によって受けた散乱光のみを含み、前記散乱光が、１つまたは複数の周囲光およびディスプレイと前記物体の相互作用から生じる、請求項２２または２３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2015531922.tif 000045
2015531922.tif 000046