用于顯示器的檢測器的制作方法

現代工業設計對于組合輸入輸出設備的依賴不斷增加。諸如電容或電阻式觸摸屏的設備提供了優雅、簡單而且在工業上“干凈”的設計，以用于提供輸入(觸摸)和輸出(顯示)這兩種功能。可以通過接近于顯示表面放置透明覆蓋物來形成觸摸屏。這種覆蓋物可以基于該覆蓋物的電氣性質的改變來檢測輸入(即，“觸摸”)的存在和位置。雖然使用這樣的設備的觸摸準確性和分辨率的水平對于許多消費電子產品而言是足夠的，但是該準確性和分辨率卻經常不足以供在需要高度觸摸準確性和分辨率的專業應用中使用。提供一種專業或商業用戶所能夠接受的基于觸摸和/或位置的高分辨率輸入設備給出了一項挑戰。

附圖說明

圖1圖示了依據本文所公開原理的具有選通數字筆的顯示器系統的示例。

圖2圖示了依據本文所公開原理的位置編碼光學元件的圓偏振圖案的示例和用于對編碼圖案的位置進行解碼的分析器。

圖3圖示了依據本文所公開原理的包括位于顯示器裝置的顯示疊層內的線性偏振器膜的顯示器系統的示例。

圖4圖示了依據本文所公開原理的包括位于顯示器裝置的前方疊層和顯示疊層內的線性偏振器膜的示例顯示器系統。

圖5圖示了依據本文所公開原理的用于檢測位置編碼光學元件的示例位置輸入系統。

圖6圖示了依據本文所公開原理的用于從顯示器檢測位置編碼光學信息的方法的示例。

圖7圖示了依據本文所公開原理的具有選通數字筆的顯示器系統的可替換示例。

具體實施方式

本公開涉及一種檢測器裝置以及相關的系統和方法。該檢測器裝置可以被提供為例如數字筆的一部分。該裝置可以包括光源以發射以頻率和占空比選通的不可見光脈沖。響應于該不可見光脈沖，該檢測器能夠從顯示器接收反射的不可見光的圖案。該反射的不可見光的圖案包括與該顯示器中的位置編碼對比層相關聯的至少兩種不同的偏振狀態。位置編碼對比層可以包括位置編碼光學元件，位置編碼光學元件具有與駐留在它們駐留于其中的元件之間的背景區域不同的偏振狀態。因此，該位置編碼光學元件和該對比層中的背景區域可以對反射光施加不同的偏振，從而提供被該檢測器所接收的反射光的相對應圖案。該檢測器基于把由于該位置編碼光學元件和背景區域所導致的偏振而出現的該反射光圖案中的不同偏振狀態區分開而確定該檢測器相對于顯示器的空間位置。

作為示例，該光源能夠以與電子成像器(例如，數字筆中的成像器)捕獲數字信息的速率相似的速率而被選通，作為示例，諸如能夠以從大約70赫茲(Hz)至大約120Hz的速率被選通。該成像器的幀持續時間或周期可以是大約100Hz。例如，在相應成像器的幀周期期間，光源選通持續時間可以處于單個至幾百微秒的量級。這具有隨著數字筆移動跨過顯示器凍結位置編碼光學元件的圖像以及對應于所接收光圖案的背景區域的效果。這種凍結效果就像停止-運動攝影應用中的閃光燈泡一樣，即使筆以快速的方式移動跨過顯示器也促進準確地捕獲從顯示器所接收的編碼數據。

位置編碼對比層可以位于顯示器的前方疊層(front stack)中，并且能夠通過諸如來自數字筆的不可見光源(近紅外線)被照明。在利用不可見光照明時，該位置編碼對比層在所反射的光圖案中將編碼數據返回至檢測器，所反射的光圖案可被解碼以確定該檢測器的空間位置和/或運動。由于位置編碼對比層對于(例如，從顯示器產生的)可見光可以是光學透明的，所以位置編碼光學元件和對比層的背景區域不對與被呈現給用戶的所生成顯示圖像(在可見光譜中)形成干擾。可以與該顯示器一起包括一個或多個線性偏振層(例如膜)，以使得反射光能夠發生線性偏振，從而使得位置編碼對比層能夠使不可見反射光發生偏振，并且由此相對于該顯示器的其它部分對反射光中的相對應的對比圖案進行編碼。在一些示例中，能夠實施全息漫射器以對光源所提供的發射光進行漫射，從而提升該檢測器的接收能力。

圖1圖示了依據這里所公開的原理的系統100的示例，系統100包括顯示裝置110以及諸如在數字筆140中實施的光源。顯示裝置110可以包括顯示疊層120，顯示疊層120具有以層1至N所表示的至少一個層以便生成數字顯示圖像，其中N為正整數。顯示疊層120能夠在可見光譜中生成顯示圖像，所述顯示圖像能夠被呈現以供一個或多個用戶觀看。顯示疊層120可以包括多個層，諸如像包括液晶顯示器或發光二極管(LED)顯示器。顯示疊層120中的其它示例層能夠包括反射膜、背光層、光漫射膜、濾色膜，以及例如用于將該顯示疊層中的各個層結合在一起的光學透明粘合劑(OCA))。

作為示例，顯示裝置110能夠包括前方疊層130，前方疊層130包括位置編碼對比層134。該位置編碼對比層可以設置在諸如光學透明薄膜的基板上。該位置編碼對比層可以包括位置編碼光學元件ELE 1、ELE 2至ELE M，其中M是正整數。該位置編碼光學元件ELE 1、ELE 2至ELE M可以被偏振為給定的偏振狀態(例如，右旋圓偏振)。在示例位置136所示出的背景區域被偏振為不同于該位置編碼光學元件的偏振狀態(例如，左旋圓偏振)。如這里所使用的，術語背景區域是指位置編碼對比層134中空間并未被形成于其中的位置編碼光學元件ELE 1至ELE M占據的任意部分。

作為進一步的示例，位置編碼對比層134例如可以被實施為能夠從瑞士的Rolic Technologies所商業獲得的光控分子取向材料。光學元件ELE 1、ELE 2至ELE M能夠通過相對應掩模響應于偏振光而在位置編碼對比層134中形成。

前方疊層130可以包括各種層，諸如保護性玻璃、覆蓋透鏡，并且可以包括諸如像電容式觸摸膜傳感器的輸入傳感器。位置編碼對比層134具有這樣的光學特性(例如，光學元件的偏振編碼圖案)，所述光學特性能夠響應于數字筆140所提供的不可見光而使得在顯示器內通過的所反射的線性偏振不可見光發生偏振。不可見光可以包括諸如從數字筆140所產生的紅外(IR)光(例如，大約700至大1000納米波長)。(關于下面的圖3和4所圖示的)數字筆140包括選通的不可見光源142。雖然如圖1的示例所示，選通的不可見光源142被描繪在數字筆140中，但是在其它示例中，選通的不可見光源142能夠駐留在顯示裝置110中。選通的不可見光源142可以是非偏振光(例如，隨機偏振的)；然而，在一些示例中能夠生成偏振光。

選通的不可見光源142可以產生以各自的占空比和頻率被選通(例如，被反復打開和關閉)的不可見光。例如，從數字筆140發射的不可見光可以作為入射光而朝向顯示裝置110進行引導。顯示裝置能夠將至少大部分的入射不可見光反射回數字筆140。例如，來自數字筆140的不可見光可以被顯示疊層120的一個或多個層所反射。除此之外或可替換地，顯示裝置110可以包括一個或多個反射層152以將入射的不可見光朝向數字筆140進行反射。例如，(多個)反射層152可被實施為對可見光光學透明但對來自數字筆140的不可見光進行漫反射的漫反射層(多個)。如這里所公開的，數字筆140能夠確定數字筆140相對于顯示裝置110的位置和/或移動的指示。

數字筆140還包括檢測器144，用于諸如響應于光源142所發射的入射的不可見光檢測從顯示裝置110反射的光的圖案。如以下將關于圖2-4所描述的，檢測器144可以包括分析器，用于把在由位置編碼光學元件ELE 1至ELE M以及相關聯的背景區域136所施加的不同偏振所引起的反射光圖案中的不同偏振狀態區分開。檢測器144還可以包括其它濾鏡、透鏡和成像傳感器。

在一個示例中，位置編碼光學元件ELE 1至ELE M可以被實施為在一個方向發生偏振的點(例如，左旋圓偏振)，并且對比層134的背景區域136可以在相反方向上發生偏振(例如，右旋圓偏振)。數字筆140中的檢測器144可以被實施為數字相機或光學傳感器(未示出)。與背景區域136相比，檢測器144可以通過把從位置編碼光學元件ELE1至ELE M所反射的光區分開來接收并記錄筆的移動。在這樣的示例中，位置編碼光學元件可以被圖案化為一個方向上的橢圓偏振圖案(例如，1/4波長延遲(圓形)、1/6波長延遲、1/8波長延遲)以及利用相反方向上的該橢圓偏振圖案偏振的背景區域。然后，數字筆140中的偏振器分析器(未示出)能夠把以不同方式(例如相反地)偏振的位置編碼光學元件和背景區域區分開。然后可以經由筆中的圖像傳感器對來自數字筆140中的偏振器分析器的輸出進行數字化，從而確定該筆的空間位置和移動。

一個或多個線性偏振層150(例如，線性偏振膜)可以響應于來自光源142的入射光而使得包括反射光的不可見光線性偏振，并且由此增強位置編碼光學元件134和背景區域136所施加的不同偏振狀態之間的對比。線性偏振器層150對于從顯示疊層所產生的可見光而言是光學透明的。漫反射層152(例如，對于近紅外輻射進行反射并且對于可見光為光學透明的薄膜)因此能夠將從數字筆140所接收的被選通的不可見光脈沖反射通過(多個)線性偏振層150，通過位置編碼對比層134和前方疊層而反射回到該筆。

如圖1的示例所示，顯示圖像從顯示疊層120透射通過線性偏振層150和漫反射層152，并且能夠被顯示裝置110的輸出處的用戶看到。通過使得正被反射回所述筆的被選通的不可見光脈沖線性偏振，線性偏振器層150可以通過該位置編碼光學元件和相關聯的背景區域136而實現偏振對比度。通過實現(例如，來自位置編碼光學元件和/或背景區域的)反射光中的偏振對比度，數字筆140可以接收導致較高信噪比(SNR)的較強信號并然后對其進行解碼，該較強信號具有較高的SNR(例如，位置編碼光學元件與背景區域之間的較大對比度差異)。

位置編碼對比層134能夠被定位在前方疊層130中，諸如圖1所示。線性偏振層150和漫反射層152能夠被定位在前方疊層130中，在顯示疊層120中，或者可以是前方疊層和顯示疊層之間單獨的層，諸如圖1所示。響應于被諸如數字筆140的源所照射，位置編碼對比層134將編碼數據返回至該源，在該源處，所述編碼數據能夠被解碼以確定數字筆140相對于顯示裝置110的空間位置和/或移動，諸如像記錄數字簽名。編碼數據源自于從對比層134所接收的光的反射圖案，其中該光的反射圖案包括位置編碼光學元件ELE 1至ELE M以及對比層134的背景區域136的不同偏振狀態。

圖2圖示了依據本文所公開原理的位置編碼光學元件的圓偏振圖案200的示例和用于對編碼圖案的位置進行解碼的分析器202。在該示例中，圖案200包括在諸如以上關于圖1所描述的對比層(例如，薄膜)上被圖案化的左旋圓偏振的位置編碼光學元件204(也稱為元件)。對比層中并未利用位置編碼光學元件204進行圖案化的那些區域被稱為諸如在208所示的背景區域。例如，背景區域208可以是右旋圓偏振的。如這里所使用的，術語“圓偏振”是被應用于元件204和背景區域208的光的四分之一波長延遲(或者諸如1/3、1/5、1/6、1/7、1/8波等的其它延遲參數作為更一般地稱為橢圓偏振光的圓偏振光形式而被包括)。術語左和右是指延遲的方向。在一些示例中，元件204可以是右旋圓偏振的，而背景區域208則可以是左旋圓偏振的。在任一示例中，各個元件204和背景區域208都是在相反方向上偏振的，以便提供背景和相應元件之間的對比度。圖案200能夠被提供在薄膜圖案延遲層上，諸如像下文關于圖3和4所圖示并描述的。

分析器202(也稱為圓偏振器分析器)可以包括1/4波長延遲層212，其之后是線性偏振器層214。如圖所示，從圖案200接收的圓偏振光216經由延遲器層212被轉換成218處的線性偏振光。線性偏振光218經由線性偏振器214被通過(看到/亮/點)或阻擋(未看到/暗/背景)，線性偏振光218然后可以經由數字筆中的圖像傳感器和處理器進行分析，以例如經由從圓偏振圖案200所接收的反射光來確定筆的位置和移動。

圖3圖示了依據本文所公開原理的包括顯示器裝置302和數字筆304的示例系統300。在圖3的示例中，顯示疊層308可以包括反射膜層310，其之后是背光層312(例如，平面LED光管背光)。光漫射膜層314跟在背光層312之后，并且之后是線性偏振器膜層316。提供數字圖像生成模塊318以從顯示疊層308生成數字圖像。數字圖像生成模塊318可以被實施為液晶模塊318。在其它示例中，數字圖像生成模塊318可替換地可以是例如LED模塊或等離子體顯示模塊(在這些情況下不需要背光層)。液晶模塊318之后可以跟有濾色膜320，濾色膜320進而又可以跟有第二線性偏振器濾光器322以提供亮度控制。可以提供前方玻璃(或塑料)層324作為顯示疊層308的最外層。

在圖3的示例中，前方疊層330包括位置編碼層332，位置編碼層332可以包括以上關于圖2所描述的偏振編碼圖案(例如，在750納米1/4波長延遲的膜圖案延遲器)。前方疊層330還可以包括用于提供用戶輸入能力的觸摸傳感器334。觸摸傳感器334在其它示例中可以不存在。觸摸傳感器334可以被顯示器覆蓋透鏡336所覆蓋，顯示器覆蓋透鏡336例如能夠用塑料或玻璃制成。

數字筆304包括一個或多個筆電路340。筆電路340可以包括處理器電路和軟件，以使得能夠對由數字筆304所檢測到的位置編碼光學元件進行解碼。筆電路340可以包括LED同步電路(例如，選通紅外線LED的占空比和頻率)，用于對筆數據解碼以及對所解碼筆數據數字分組的存儲器，以及相對于從顯示裝置302所接收的位置編碼光學元件而對筆進行操作的其它軟件模塊。來自筆電路340的輸出能夠經由物理或無線連接(例如，藍牙)342被發送到操作顯示裝置302的計算機(未示出)，在所述計算機處，數字筆304所檢測到的筆移動能夠被記錄并且被與相應顯示應用整合。

從顯示裝置302所接收的位置編碼光學數據由電子成像器346(例如，CCD傳感器、CMOS傳感器等)進行數字化。成像透鏡350能夠處于電子成像器346之前。可以提供長距離近紅外濾波器354。該濾波器354可以被包括或不包括在如這里所述的偏振編碼系統之中。脈沖(也稱為選通)LED 356被提供以激勵顯示裝置302的位置編碼光學元件以及相關聯的背景區域。例如，該LED可以是750納米波長并且以給定的占空比和頻率被關閉和開啟。

例如，LED 356可以按照與電子成像器346捕獲數字信息的速率相同的速率(或者整數或分數倍)被選通，該速率可以處于大約70至大約120赫茲(Hz)的速率。成像器346的幀持續時間或周期可以是大約100Hz。例如，在相應的成像器幀周期期間，LED選通持續時間可以處于一至幾百微秒的數量級。如所提到的，隨著數字筆304移動跨過顯示裝置302，選通照明可以具有凍結位置編碼光學元件(例如，點)的圖像的效果。如以上所提到的，這種凍結效果的操作類似于停止-運動攝影應用中的閃光燈燈泡，并且即使所述筆被以快速方式移動跨過顯示器，這種凍結效果也促進準確地捕獲從顯示裝置302所接收的編碼數據。圓偏振器分析器358可以被與以上關于圖2所描述的偏振編碼系統包括在一起。可以包括在數字筆304中的另一個組件是全息漫射器360。全息漫射器360具有使得來自LED 356的光發生漫射或散射的效果，這導致漫射光從顯示裝置302反射回來，這有助于從顯示器接收更多的反射光。

圖4圖示了依據本文所公開原理的包括顯示裝置402和數字筆404的可替代示例系統400。在圖4的示例中，顯示疊層408可以包括反射膜層410，其后是背光層412(例如，平面LED光管背光)。光漫射膜層414跟在背光層312之后，并且之后是線性偏振器膜層416。提供數字圖像生成模塊418以從顯示疊層408生成數字圖像。數字圖像生成模塊418可以被實施為液晶模塊418。在其它示例中，數字圖像生成模塊418可替換地可以例如是LED模塊或等離子體顯示模塊(一些其它疊層元件或者并不需要或者根據需要而被功能等同物所代替)。液晶模塊418之后可以跟有濾色膜420，濾色膜420進而又可以跟有第二線性偏振器濾光器422以提供亮度控制。可以提供前方玻璃(或塑料)層424作為顯示疊層408的最外層。

在圖4的示例中，前方疊層430包括附加的線性偏振器膜層431，其后是位置編碼層432，位置編碼層432可以包括以上關于圖2所描述的偏振編碼圖案(例如，在750納米1/4波長延遲的膜圖案延遲器)。前方疊層430還可以包括用于提供用戶輸入能力的觸摸傳感器434。觸摸傳感器434在其它示例中可以不存在。觸摸傳感器434可以被顯示器覆蓋透鏡436所覆蓋，顯示器覆蓋透鏡436例如能夠由塑料或玻璃制成。

數字筆404包括一個或多個筆電路440。筆電路340可以包括處理器電路和軟件，以使得能夠對由數字筆404所檢測到的位置編碼光學元件進行解碼。筆電路440可以包括LED同步電路(例如，選通紅外線LED的占空比和頻率)，用于對筆數據解碼以及對所解碼筆數據的數字分組的存儲器，以及相對于從顯示裝置402所接收的位置編碼光學元件而對筆進行操作的其它軟件模塊。來自筆電路440的輸出能夠經由物理或無線連接(例如，藍牙)442被發送到操作顯示裝置402的計算機(未示出)，在所述計算機中，數字筆404所檢測到的筆移動能夠被記錄并且與相應顯示應用進行整合。

從顯示裝置402所接收的位置編碼光學數據由電子成像器446(例如，CCD傳感器、CMOS傳感器等)進行數字化。成像透鏡450能夠處于電子成像器446之前。可以提供長距離近紅外濾波器454。這個濾波器454可以被與這里所述的偏振編碼系統包括或不包括在一起。脈沖(也稱為選通)LED 456被提供以激勵顯示裝置402的位置編碼光學元件。該LED可以是例如750納米波長并且以給定的占空比和頻率被關閉和開啟。

LED 456可以按照與電子成像器446捕獲數字信息的速率相同的速率被選通，該速率例如可以處于大約70至大約120赫茲(Hz)的速率。成像器446的幀持續時間或周期可以是大約100Hz。例如，在相應的成像器幀周期期間，LED選通持續時間可以處于一至幾百微秒的數量級。隨著數字筆404移動跨過顯示裝置402，這具有凍結位置編碼光學元件(例如，點)的圖像的效果。這種凍結效果動作類似于停止-運動攝影應用中的閃光燈燈泡，并且即使所述筆被以快速方式移動跨過顯示器，這種凍結效果也促進準確地捕獲從顯示裝置402所接收的編碼數據。圓偏振器分析器458可以被與以上關于圖2所描述的偏振編碼系統包括在一起。可以包括在數字筆404中的另一個組件是全息漫射器460。全息漫射器460具有使得來自LED 456的光發生漫射或散射的效果，這導致漫射光從顯示裝置402反射回來，這有助于從顯示器接收更多的反射光。

圖5示出了依據本文所公開原理的能夠在其中對位置編碼光學元件進行檢測的示例位置輸入系統500。系統500可以包括(例如，偏振或非偏振的)選通光源505，選通光源505提供具有偏振狀態510并且以給定頻率和占空比被選通的光。光源505可以處于顯示設備的內部或附近，所述顯示設備包括具有表面520的顯示器515。具有可見透明偏振改變的光學元件530的預定圖案的基板(例如，背景層)525可以被設置在表面520附近，以改變或者以其它方式更改光源505所產生的入射光的至少一部分的偏振狀態510，以提供具有改變的偏振狀態535的光。通過基板525但并不通過偏振元件530的光的偏振狀態能夠被改變成偏振狀態540，偏振狀態540在一個或多個特性上與具有偏振狀態510的入射光(例如，來自源505的光)以及具有改變的偏振狀態535的光(例如，從一個偏振元件530離開或被反射的光)有所不同。

離開顯示器515的光的有所不同的改變的偏振狀態535、540使得能夠使用能夠區分該改變偏振狀態535、540的檢測器545來“讀取”偏振位置編碼光學元件530的圖案。基于檢測器將離開偏振元件530的光的改變的偏振狀態535與離開基板525的光的背景改變的偏振狀態540區分開來能力，可以讀取偏振元件的圖案。這通常通過使用成像器前方的圓偏振器分析器來實現。對于作為左旋和右旋圓偏振狀態的不同改變的偏振狀態535、540而言，例如通過在線偏振膜之前疊加1/4波延遲器膜來構造該圓偏振器分析器。基于可見透明偏振元件530之間唯一編碼的絕對位置信息，該檢測器可以確定它在顯示器515的表面520上的位置。可見透明偏振元件530的圖案和密度有助于檢測器545確定它相對于顯示器515的位置的準確性。跨顯示器515的表面520設置的可見透明偏振元件530的較高密度圖案通常提高了檢測器545所進行的位置確定的準確性。基于在可見透明偏振元件530相對于彼此的位置中所編碼的唯一編碼的絕對位置信息，可以精確確定檢測器(筆)545相對于顯示器的位置。

偏振狀態510可以是多個偏振狀態之一。然而，在一些示例中，可以使用產生具有特定偏振狀態的光的選通光源505來提供光。在再其它的示例中，可以使用產生具有隨機偏振狀態的光的非特定偏振光源505來提供光。使用非特定偏振光源505產生的光可以被濾波或以類似方式進行調節以提供僅具有偏振狀態510的光。光源505可以包括任何數量的單獨偏振光源。

顯示器515可以具有表面520，具有偏振狀態510的光從該表面離開或以其它方式被發射。顯示器515可以包含任何技術，例如液晶顯示器(LCD)技術；發光二極管(LED)；有機LED(OLED)；有源矩陣OLED(AMOLED)；或者任何其它顯示技術。盡管在圖5中并未如此描繪，但是也可以將光源505并入到顯示器515之中。例如，形成LED顯示器515的獨立LED均可以被獨立地視為是光源505。可替換地，LCD顯示器經由它們固有設計而發射線性偏振光。在其中設置有可見透明偏振元件530的預定圖案的基板525可以接近520進行設置以改變或以其它方式更改偏振狀態510，從而提供具有改變的偏振狀態535(對于穿過偏振元件530的光而言)和540(對于通過基板525的光而言)的光。

可見透明偏振元件530的預定圖案可以被直接應用于顯示器515的表面520。然而，在其它示例中，可視透明偏振元件530的預定圖案可以被施加到基板(例如，載體)525，所述預定圖案例如是不影響透射穿過該基板或載體的光的偏振狀態的材料，所述材料可以又經由粘合劑而被施加到顯示器515的表面520。行進通過設置在顯示器515的表面520上的每個透明偏振元件530的光的偏振狀態可以基于該偏振元件530的物理特性、組成或者其任意組合而有所更改或以其它方式改變。

每個透明偏振元件530可以由能夠變換或以其它方式更改行進通過該偏振元件的光的偏振狀態的材料(例如聚合物材料)所構成。例如，由源所生成并且行進通過偏振元件530的線性垂直偏振光可以在一個方向-例如左或右-相位延遲1/4波，而行進通過基板525的線性偏振光則可以在相反方向相位延遲1/4波。可以使用行進通過基板525、偏振元件530或此二者的光的偏振狀態的其它變化。類似地，可以使用任何偏振光源505而使得行進通過偏振元件530的光的有所改變的偏振狀態535能夠與行進通過基板525的光的有所改變的偏振狀態540區分開來。

能夠提供透明偏振元件530的示例聚合物材料可以包括但不限于例如由Research有限公司生產的光學對準各向異性光學薄膜，不過能夠提供類似的基于偏振的濾波能力的其它材料和其它制造商也可以替代。提供了一種可固化的、液體的、光控的分子取向(“LCMO”)聚合材料，所述聚合材料適用于在基板525內以平版印刷方式而生產出偏振元件530。通過使用LCMO材料，可以使用LCMO材料內的分子的光誘導空間對準而在微觀或宏觀規模上形成結構化光學元件。LCMO通過利用用紫外線偏振光照射分子而在光學對準層中以預定方式將它們對準，上述分子例如形成偏振元件530的分子。基于對材料以及用于形成偏振元件530的光的入射和偏振方向的選擇，可以讓形成偏振元件530的分子在三維空間的任意方向上對準。可以在該材料中引入折射雙折射指標，從而產生這些偏振改變的相位延遲元件。

當被設置在適當基板525之上或者在適當基板525之內形成時，可見透明偏振元件530在被背光照明(例如，在被選通的偏振光源505背光照明)時對于肉眼是不可見的。可見透明偏振元件525可以使用任意方法或系統(包括但不限于光刻和常規印刷技術)被沉積在基板上或以其它方式被形成于所述基板之內。

偏振元件530能夠以獨有、特定、空間或位置的圖案被設置在基板525之內。使用這種圖案在偏振元件530之間在顯示器515上相對于彼此乃至它們的位置形成了幾何關系。偏振元件530與顯示器515之間的幾何關系允許對檢測器545的位置進行確定，該檢測器545對于偏振元件530所發射的光在檢測器545接近顯示器515設置時有所改變的偏振狀態530是敏感的。檢測器545所感測到的具有改變的偏振狀態530的光的圖案允許精確確定檢測器545在顯示器515上的物理位置。增加偏振元件530的數量或密度(例如通過形成更多數量的物理上更小的、更緊湊的分組的偏振元件530)以及它們相對于彼此的位置準確性提升了檢測器545的位置檢測能力。每個偏振元件的尺寸可以基于諸如所期望分辨率、主控(master)技術以及顯示器515的總體尺寸等的多種因素而有所變化；然而，在一些示例中，每個偏振元件530的尺寸可以處于100微米的數量級上，并且直徑能夠小至5至10微米。

由于光的偏振狀態的變化對于人眼是不可察覺的，所以顯示器515所發射的光無論光的改變的偏振狀態535、540如何都在整個顯示器上表現均勻。提供包含視覺上透明的偏振光學元件530的視覺上透明的基板525的能力使得能夠使用對于行進通過偏振元件530的光的改變的偏振狀態535敏感的檢測器545來確定檢測器545在顯示器151上的物理定位或位置，同時對顯示器515的用戶觀看提供最小程度的障礙。檢測器545可以實施在數字筆或者諸如這里所公開的其它結構(例如參見圖1、3和4)中。在向檢測器545提供基于位置的數據同時地向用戶提供顯示器515的障礙最小的觀看的能力為顯示器提供了同時用作輸入設備(例如，能夠經由檢測器545檢測基于位置的輸入的設備)和輸出設備(例如，能夠顯示數據的顯示器)這二者的能力。這種設備的實用的一個示例能夠在基于顯示器的輸入平板中找到-這樣的平板將使得能夠在平板表面上實現各種貼片和輸入指示符的簡單、可定制的用戶配置。

檢測器545可以包括適于檢測離開偏振元件530的光的改變的偏振狀態535的任何設備、系統或者系統和設備的組合。例如，對離開偏振元件530的光的改變偏振狀態535敏感的檢測器545可以在檢測器(成像器)前方包括圓偏振器分析器。對于作為左旋和右旋圓偏振狀態的不同改變的偏振狀態535、540而言，能夠通過在線性偏振膜之前疊加1/4波延遲器膜來構造該圓偏振器分析器。這允許對偏振狀態之一進行傳輸而對另一個進行阻擋，從而產生高對比度圖像，而與檢測器(筆)的定向無關。具有相似性能的其它偏振敏感技術能夠被用作檢測器545的基礎。

在檢測器545將被用作平板的輸入設備的情況下或者在檢測器545將類似于繪圖筆那樣使用的情況下，檢測器545跨過顯示器515的表面520的物理位移對檢測器545的掃描速率、曝光和模糊降低功能有所影響從而正確地辨別偏振點530的圖案。因此，能夠將另外的邏輯并入到檢測器545中，以至少部分地基于檢測器545被跨顯示器515的表面520移動的速度而增大或減小檢測器掃描速率。類似地，提供曝光補償和模糊減小的邏輯也可以至少部分地基于檢測器545被跨顯示器515的表面520移動的速度而被并入到檢測器545之中。

鑒于以上所描述的在前的結構和功能特征，將參考圖6而更好地理解示例方法。雖然為了說明的簡單起見，該方法被示出并描述為串行地執行，但是應當理解和意識到的是，該方法并不被所圖示的順序所限制，因為該方法的多個部分可以按照不同于這里所示出并描述的順序和/或與這里所示出并描述的順序同時進行。這樣的方法能夠由各種組件(諸如像集成電路、計算機或控制器)來執行。

圖6圖示了依據本文所公開原理的方法600的示例，方法600用于促進從顯示器檢測位置編碼光學信息。在610，方法600(例如，經由圖1的光源142)發射以頻率和占空比選通的不可見光脈沖。在620，方法600在檢測器處(例如，經由圖1的檢測器144或圖5的檢測器545)接收與該不可見光脈沖相對應的反射光圖案，該反射光圖案具有用于對位置信息進行編碼的至少兩種不同偏振狀態。在630，方法600包括(例如，經由圖1的檢測器144)基于區分該至少兩種偏振狀態而確定該檢測器相對于顯示器的空間位置。方法600還可以包括從位置編碼光學元件以及對比層的背景區域接收光的圖案，所述對比層被設置于與顯示器相關聯的前方疊層中。該位置編碼光學元件被偏振為一種偏振狀態，而該背景區域則被偏振為另一種偏振狀態，從而提供來自顯示器的反射光的圖案。

圖7圖示了依據本文所公開原理的具有選通數字筆710的顯示系統700的可替換示例。數字筆710包括光源720，用于發射以頻率和占空比選通的不可見光脈沖。數字筆710包括檢測器730，用于響應于該不可見的光脈沖而接收來自顯示器740的反射光的圖案。來自顯示器的反射光的圖案可以具有至少兩種不同的偏振狀態。檢測器730可以基于區分該至少兩種偏振狀態來確定該檢測器相對于顯示器740的空間位置。如上文相對于圖1所圖示并描述的，可以從與顯示器740相關聯的位置編碼對比層(參見例如圖1)接收光的圖案。該位置編碼對比層可以包括被偏振到為該至少兩種偏振狀態之一的位置編碼光學元件，以及被偏振為該至少兩種偏振狀態中的另一種的背景區域，以使得來自顯示器的反射光發生偏振，從而提供具有至少兩種偏振狀態的反射光的圖案。

以上已經所描述的是示例。當然，不可能對組件或方法的每種可想到的組合都進行描述，但是本領域普通技術人員將認識到，許多另外的組合和排列是可能的。因此，本發明意在包含落入包括所附權利要求的本申請范圍之內的所有這樣的改變、修改和變化。此外，在本公開或權利要求引用了“一”、“一個”、“第一個”或“另一個”要素或其等同物，則它應當被解釋為包括一個或多個這樣的要素，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的要素。如這里所使用的，術語“包括”表示包括但不限于，并且術語“包括了”是指包括了但不限于。術語“基于”則表示至少部分基于。