專利名稱：觸摸輸入有源矩陣顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有觸摸輸入功能的顯示裝置，特別涉及一種有源矩陣顯示裝置，其包括在基板上支撐的電極圖形和與電極圖形分開并覆蓋電極圖形的公共電極。具體而言，本發(fā)明涉及觸摸輸入的感測。
在當今社會中使用觸摸輸入顯示裝置變得日益常見，其中需要與顯示信息進行迅速和容易的用戶互動?？梢詫⒃擄@示裝置用作公共信息源的一部分、大型機械的控制裝置中和諸如手機和PDA的小型手持裝置中。集成在顯示器上的觸摸輸入功能可以消除對外圍用戶輸入裝置，例如鼠標和/或鍵盤的需要，由此使得整個裝置不笨重。
為了本說明書的目的，術語“觸摸輸入”包括從用戶的手指、指示筆、鋼筆或其它這些裝置到顯示裝置的用戶輸入，這些裝置接觸顯示裝置并在一點施加壓力。
各種顯示器類型都適合于與觸摸輸入顯示器集成。由于平板型顯示器重量相對輕并可以包括在如PDA的小型裝置中，所以它們的用途特別多。平板顯示器的例子包括例如有源矩陣液晶顯示器(AMLCD)、有源矩陣LED(AMPLED)顯示器和電泳顯示器的有源矩陣顯示器。具有觸摸功能的平板顯示器的另一個優(yōu)點是驅(qū)動電子電路與觸摸輸入傳感器非?？拷?，由此允許其間短的互聯(lián)。舉例來說，一種方法是在顯示器表面上放置透明傳感器陣列。在這種情況下，通過連接，將到傳感器陣列的觸摸輸入從傳感器陣列的邊緣輸出。
然而，用這種方式將傳感器陣列置于用戶的觀察路徑中，經(jīng)常降低了所看到的圖像的質(zhì)量。在兩個結合的表面之間捕獲污物顆粒的問題使得這種方法不可取。
US 5610629公開了一種用筆輸入到液晶顯示器的系統(tǒng)，其中顯示器中的每個像素具有相關的傳感器，其對由手持記錄筆產(chǎn)生的信號產(chǎn)生響應。所公開的傳感器的示例性類型為位于各像素單元下面的壓電傳感器。在該發(fā)明中，公開了在導體的交叉排列(crossing sets)之間設置聚二氟乙烯膜(PVDF)。當膜在一點被筆按壓時，在這一點的交叉導體之間產(chǎn)生電壓。通過與相關列地址線分開的相關讀出線來檢測該電壓。
EP 0773497公開了一種觸摸敏感LCD，其中每個LC單元執(zhí)行裝置的傳感功能。向像素的觸摸輸入改變了單元的電容，這改變了充電特性。測量這些特性以檢測觸摸輸入。然而，電容的這些變化相對很小，且由于相對高的噪聲電平而很難檢測，所述噪聲電平由LC單元的移動引起的不斷變化的單元電容產(chǎn)生。
申請人于2003年4月18日提交的共同未審且未公開的歐洲專利申請，No.EP03101085.3(我們的參考號PHNL030393)描述了一種平板顯示裝置，其具有顯示區(qū)和電控輸入裝置，例如觸摸墊。形成單獨的導體圖形，用于控制顯示區(qū)和從輸入裝置傳輸輸入信息。通過在構成輸入裝置的選擇區(qū)上施加壓力實現(xiàn)信息輸入，由此在兩個相對的基板之間建立電接觸?？梢栽趦蓚€基板之間設置導電顆粒，以允許其間的電接觸。
本發(fā)明試圖提供一種具有集成觸摸輸入功能的有源矩陣顯示裝置。
本發(fā)明試圖提供一種感測有源矩陣顯示裝置的觸摸輸入的簡單方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有觸摸輸入功能的有源矩陣顯示裝置，其包括由基板支撐的電極圖形，所述電極圖形包括被提供電流的多個電極；與電極圖形分開并覆蓋在其上的公共電極；以及設置在電極圖形和公共電極之間的多個體，它們響應于在各個體的位置的觸摸輸入將公共電極電連接到圖形中的電極；其中該顯示裝置進一步包括在至少兩個位置與公共電極連接的電流測量裝置，所述電流測量裝置用于測量由觸摸輸入引起的電流，以便能夠在公共電極平面內(nèi)的至少一個維度上確定觸摸輸入的相應位置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種感測有源矩陣顯示裝置的觸摸輸入的方法，該顯示裝置包括在基板上支撐的電極圖形和與電極圖形分開并在其上延伸的公共電極，該方法包括如下步驟向電極圖形提供電流；在至少兩個位置測量公共電極上的電流，以便能夠在公共電極平面內(nèi)的至少一個維度上確定顯示器上的觸摸輸入的相應位置。
顯示器上的觸摸輸入使電流從電極圖形經(jīng)由所述體流到公共電極。因此，通過感測公共電極上的位置處的電流，可以很容易檢測到顯示器上觸摸輸入的位置。例如可以使用簡單的三角測量技術，其中為了以至少一維地在公共電極上建立電流源的位置，比較在各點測量的電流。有利的是，對于常規(guī)有源矩陣像素電路或驅(qū)動電路，不需要額外的部件。
所述的體中每一個可以包括壓敏元件，其具有響應于所施加壓力而改變的電阻。因此可以使用具有適當電特性的壓電電阻材料。壓敏元件優(yōu)選覆蓋并直接接觸圖形中的電極。例如該元件可以通過光刻形成，并用作電極圖形和公共電極之間的間隔件，以便在其間保持輪廓分明的間隙。
作為選擇，所述體可以包括導電材料，并被設置在像素電極和公共電極之間。每一個優(yōu)選是通過光刻形成的導電體，且每一個具有小于電極間隔的直徑，并且位于相對的電極之間。因此，當壓力響應于觸摸輸入而施加到公共電極時，電極之間的間隔減小，使導電體在施加壓力的位置將公共電極與其下圖形中的電極電接觸。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電極圖形包括一組選擇導體，一組數(shù)據(jù)導體以及像素電極的行和列陣列，通過各薄膜晶體管，由相關數(shù)據(jù)導體將數(shù)據(jù)電壓提供到像素電極，所述薄膜晶體管具有連接到像素電極的主端子和連接到相關選擇導體的柵極端子，可將柵電壓提供到相關選擇導體以控制向各像素電極的數(shù)據(jù)電壓提供。出于說明的目的，術語“主端子”包括晶體管的源極或漏極端子。將驅(qū)動電路連接到每個數(shù)據(jù)導體，以用于在各尋址周期期間給相關像素提供數(shù)據(jù)電壓，還用于在各感測周期期間給相關像素電極提供觸摸感測電壓。這些電壓用于響應于所述體中的至少一個的位置處的觸摸輸入，引起電流經(jīng)由這些體流到公共電極。
優(yōu)選驅(qū)動電路包括連接到每個數(shù)據(jù)導體的用于提供所述數(shù)據(jù)電壓的各個列緩沖器，和用于提供所述觸摸感測電壓的觸摸緩沖器。觸摸緩沖器可以可切換地連接到多個數(shù)據(jù)導體，甚至可以用作連接到所有數(shù)據(jù)導體的專用緩沖器。然后可以向一行中的所有像素電極提供相同的數(shù)據(jù)電壓。這使得能夠在各個感測周期期間準確和明確地檢測觸摸輸入。否則，像素上的不同數(shù)據(jù)電壓會導致非均勻的測量電流。
有利的是，通過將觸摸感測集成到有源矩陣顯示器的像素電極上，在基板上不需要額外的導體來進行觸摸輸入檢測。電流測量裝置的結合是相對簡單的，并且很容易結合在常規(guī)有源矩陣顯示裝置中。
電流測量裝置可以簡單地包括沿公共電極相對邊緣設置的兩個細長電極。例如，可以沿顯示區(qū)的左手邊和右手邊垂直設置電極。憑借該布置，可以從測量通過各電極的電流簡單地獲得任何觸摸輸入的水平位置。從知道的所選行的位置可確定垂直位置，即測量電流的源。
作為選擇，對于具有基本上為矩形的公共電極的矩形顯示器，電流測量裝置可以包括四個電極，每個設置在公共電極的各角?？梢允褂煤唵蔚娜菧y量技術來確定觸摸輸入在水平方向和垂直方向上的位置。有利的是，該布置允許電流測量裝置獨立于驅(qū)動電路工作。
現(xiàn)在通過參考附圖來舉例描述本發(fā)明的實施方式，其中

圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣顯示裝置的部分；圖2為本發(fā)明第一實施例中的觸摸敏感像素的平面圖；圖3為沿圖2中所示像素的A-A線的橫截面圖；圖4為第一實施例的有源矩陣顯示裝置的電極布局的平面圖；圖5為以放大的形式示出的第一實施例的有源矩陣顯示裝置的一個角的透視圖；圖6示意性地示出第一實施例的驅(qū)動電路的一部分；圖7示出在使用期間在第一實施例的裝置中出現(xiàn)的各種電壓信號的電壓時間圖；圖8為以放大的形式示出的第二實施例的有源矩陣顯示裝置的一個角的透視圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明中的可選觸摸敏感像素的平面圖；以及，圖10為沿圖9中所示像素的B-B線的橫截面圖。
應該注意，附圖是示意性的，并未按比例畫出。這些圖的部分的相對尺寸和比例以放大或縮小的尺寸示出，這是為了圖中的清楚和方便。在整個附圖中使用的相同的參考標記表示相同或類似的部件。
本發(fā)明適用于各種有源矩陣顯示裝置。下面的具體實施例僅通過舉例的方式，針對具有像素的行和列陣列的有源矩陣液晶顯示(AMLCD)裝置來描述本發(fā)明。應該能夠理解，可以使用其它類型的顯示裝置。
圖1示意性地示出具有觸摸輸入功能的AMLCD裝置的有源板1。有源板1包括由基板(未示出)支撐的電極圖形。該圖形包括像素電極11的行和列陣列，通過各薄膜晶體管(TFT)13，由相關數(shù)據(jù)導體12將數(shù)據(jù)電壓提供到像素電極11。每個TFT具有連接到像素電極11的漏極端子和連接到相關選擇導體14的柵極端子。將柵極電壓施加到每個選擇導體14以控制向各像素電極11的數(shù)據(jù)電壓提供。在各尋址周期期間，通過一次打開或以此方式選擇一行TFT 13，用數(shù)據(jù)電壓尋址像素。
因此在基板(未示出)上設置并支撐電極圖形，該圖形包括一組選擇導體14，一組數(shù)據(jù)導體12和像素電極11行和列陣列。
使用常規(guī)薄膜處理技術在基板上形成有源板1的像素電極11、數(shù)據(jù)導體12、選擇導體14和TFT 13，這些技術包括例如通過CVD工藝沉積各種絕緣、導電和半導電層和光刻圖形化這些層。
圖1的AMLCD裝置還包括無源板(未示出)，它覆蓋有源板1并在其間夾有液晶(LC)材料層。在其內(nèi)表面上，無源板載有連續(xù)跨過顯示區(qū)的公共電極。與電極圖形分開并覆蓋電極圖形的公共電極用于在其本身和每個像素電極11之間產(chǎn)生電勢。該電勢用于調(diào)制夾在其間的LC材料的透射率。
每個像素還包括在像素電極11和公共電極之間設置的體，它響應于像素之一的觸摸輸入將公共電極電連接到該像素電極11。
由驅(qū)動電路產(chǎn)生的電壓在像素電極和公共電極之間產(chǎn)生電勢。當響應于觸摸輸入在其間進行連接時，電流經(jīng)由所述體在像素電極和公共電極之間流動。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的作為光刻定義的導電體30的每個體，現(xiàn)在參考圖2到7具體描述該第一實施例。
圖2以平面圖示出第一實施例的觸摸敏感像素。僅通過舉例示出底柵型TFT 13。為了容易理解，僅示出像素的電極圖形。在下面的選擇導體14和數(shù)據(jù)導體12之間具有至少一個絕緣層(未示出)，其用作交叉電介質(zhì)。類似，TFT 13的源電極和漏電極通過柵電介質(zhì)(未示出)與柵電極絕緣，該柵電介質(zhì)可以由與交叉電介質(zhì)相同的層來提供。
圖3為沿圖2中所示像素的A-A線的橫截面圖，它與數(shù)據(jù)導體12、像素電極11和導電體30相交。在圖3中可以看見具有設置于其上的交叉電介質(zhì)41的有源板的基板40。
第二基板50與有源板1分開。公共電極51承載在第二基板50的內(nèi)表面上并在顯示區(qū)上延伸，以便為陣列中每個像素形成第二電極?；?0和公共電極51與其它層(未示出)一起形成無源板，所述其它層有例如濾色器、起偏器和取向?qū)樱?br> 在像素電極11和公共電極51之間設置導電體30。在制造期間，使用光刻限定在像素電極上形成該體，其厚度小于單元間隙，并優(yōu)選由導電聚合物復合材料形成。這種材料的例子可以在www.zipperling.de/Research發(fā)現(xiàn)，包括非導電聚合物粘合劑和聚苯胺與導電聚合物的混合物。該體的形狀為立方體，盡管可以想象導電材料也可以形成各種不同形狀的體，例如金字塔形。在該體頂部和公共電極51之間的間隙可以變化，并將例如取決于基板50的柔性。
取代上述的光刻限定的體30，可以由導電聚合物形成導電球并且其具有小于單元間隙的直徑。也可以理解，在制造期間作為替代光刻限定體可在公共電極51上形成并與其接觸。在這種情況下，當觸摸輸入到像素時，將引起導電體30接觸下面的像素電極11?；蛘?，可以由絕緣聚合物形成所述體，然后用導電聚合物涂敷。
到像素的觸摸輸入對第二基板50施加壓力。該壓力使基板50彎曲，由此單元間隙(像素電極11和公共電極51之間的間隔)減小。如果施加足夠的壓力，則公共電極51接觸導電體30，由此通過導電體30在像素電極11和公共電極51之間形成電連接。
參考圖4和5，該顯示裝置還包括在兩個分開的位置連接到公共電極51的電流測量裝置。該電流測量裝置可用于測量由觸摸輸入引起的電流IL、IR，以便能夠在水平方向上確定觸摸輸入的相應位置。
第一實施例的電流測量裝置包括電流探針52，其與沿公共電極51的相對邊緣設置的相應細長電極53連接。在本例中，電極53由例如鉻的低電阻材料形成，并粘結到公共電極的內(nèi)表面。圖5示出具有疊層的顯示裝置的一個角的透視圖，為了清楚起見，它在垂直方向上被放大。
公共電極51跨越其平面區(qū)具有有限的電阻。當響應于觸摸輸入使電流經(jīng)由導電體30從電極圖形流到公共電極51時，每個細長電極53將檢測取決于從觸摸輸入點到電極53的距離的電流。在圖4中將這些電流表示為IL和IR。然后為了在水平方向上確定觸摸輸入的位置，比較每個相應探針52測量的電流。例如，如果在顯示區(qū)域的中心觸摸顯示器，相等的電流將流向每個細長電極53。然后通過電流探針52探測、測量并比較這些電流。如果由左探針測量的電流IL為50mA，由右探針測量的電流IR為50mA，那么IL/IR的比為1。這表明觸摸輸入在沿顯示區(qū)中心的垂直線的某處。小于1的比值表明觸摸輸入發(fā)生在顯示器的左側(cè)。大于1的比值表明觸摸輸入發(fā)生在顯示器的右側(cè)。
現(xiàn)在將描述第一實施例的顯示裝置的尋址。與常規(guī)有源矩陣尋址方案一樣，在各個行周期期間一次一行地尋址像素陣列。然而，將每行周期分為感測周期和尋址周期。在每行周期的持續(xù)時間，通過向相關選擇導電體14施加柵極電壓來選擇一行像素。再參考圖1，裝置還包括連接到每個數(shù)據(jù)導體12的驅(qū)動電路，用于在各感測周期期間向相關像素電極提供觸摸感測電壓，并用于在各尋址周期期間向相關像素電極11提供數(shù)據(jù)電壓。通過向像素電極施加電壓，電流響應于至少一個導電體30的位置處的觸摸輸入，從像素電極經(jīng)由所述導電體30流到公共電極51。
驅(qū)動電路位于有源板1上并包括列驅(qū)動器22和行驅(qū)動器24。通過控制單元25將視頻數(shù)據(jù)信號和控制信號提供到驅(qū)動電路。列驅(qū)動器22的一端連接到每個數(shù)據(jù)導體12。行驅(qū)動器24連接到每個選擇導體14。可以理解，驅(qū)動電路可以由有源板的基板上的TFT形成，或由通過一系列連接連接到行和列陣列的IC形成。
圖6更詳細地示出了部分列驅(qū)動器22。列驅(qū)動器22包括連接到每個數(shù)據(jù)導體12以提供數(shù)據(jù)電壓的各個列緩沖器46和用于提供觸摸感測電壓的觸摸緩沖器56。通過連接到每個數(shù)據(jù)導體12的各開關54，將觸摸緩沖器56可切換地連接到所有數(shù)據(jù)導體12。
圖7示出與圖5所示的角像素有關的尋址電路部分上出現(xiàn)的各種電壓和電流水平。在行周期Tr柵電壓Vg為高。這由行驅(qū)動器24產(chǎn)生并經(jīng)由選擇導體14施加到TFT 13的柵極端子，使TFT打開。這允許將數(shù)據(jù)導體12上出現(xiàn)的任何電壓Vd經(jīng)由TFT 13施加到像素電極。由于像素單元的電容相對大，像素電極Vp上的電壓在整個行周期Tr逐漸增加，直到它達到數(shù)據(jù)導體12上的電壓Vd。
如果像素不被按壓(沒有觸摸輸入)，那么在數(shù)據(jù)導體12上流動的電流在整個行周期Tr減小，因為像素電極電壓接近數(shù)據(jù)導體12上的電壓，且電流I向著行周期Tr的末端趨向于零。然而，如果像素被按壓，則像素電壓Vp不增加，且在行周期Tr期間電流從像素電極11流到公共電極51。TFT的有限開態(tài)電阻(在兆歐范圍內(nèi))確保了在在觸摸輸入時數(shù)據(jù)導體上流動的電流不過高。
由尋址電路提供的電流經(jīng)由電極圖形、導電體30和公共電極51流到細長電極53。由兩個細長電極53的每個接收的電流取決于觸摸輸入的位置。
通過在各個行周期期間尋址每行像素電極11，可以在任何給定的時間確定垂直方向上觸摸輸入的位置。例如，如果在行N的行周期期間檢測到觸摸輸入，那么可以假設觸摸輸入的位置在沿與行N有關的像素電極之上的水平線的某處。然后將該結果與根據(jù)測量電流確定的水平方向上的位置結合，以便建立觸摸輸入位置的2D坐標。
如圖7所示，行周期Tr包括感測周期Ts和尋址周期Ta。在感測周期Ts期間，用由觸摸緩沖器56提供的幅度相同的電壓驅(qū)動所選行中的所有像素。在尋址周期Ta期間，用由各緩沖器46產(chǎn)生的它們各自的數(shù)據(jù)電壓尋址像素。所以，圖像數(shù)據(jù)在尋址周期Ta的末端顯示在被尋址的像素上并保持到相關像素行的下一個行周期Tr。
貫穿像素陣列的尋址，可以使用反轉(zhuǎn)(inversion)方案，以周期性地反轉(zhuǎn)施加到像素電極的驅(qū)動電壓的極性。這些方案是公知的，用于減小由跨過LC單元施加的連續(xù)DC(直流)電壓引起的老化效應?？梢钥闯鰯?shù)據(jù)導體電壓的極性在圖7的各圖上交替。
在行周期Tr的開始，開關54將觸摸緩沖器56連接到所有的數(shù)據(jù)導體12。在所選行中每個像素的TFT 13導通的情況下，由觸摸緩沖器56產(chǎn)生的電壓在該行施加到每個像素電極11。每個像素Vp上的電壓需要短的時間段來達到所施加的電壓。
從圖7可以看出，當相關像素上沒有觸摸輸入時，流過每個數(shù)據(jù)導體12的電流Iunpressed向著感測周期Ts末端降到零。然而，當相關像素上有觸摸輸入時，在像素的11和公共電極51之間有連接，因此穩(wěn)定的電流Ipressed流過相關數(shù)據(jù)導體12。該電流Ipressed取決于施加到像素電極11的電壓。
獨立的觸摸緩沖器和感測周期與尋址周期分開的目的是消除流到公共電極51的電流變化，該變化可能由對應于圖像輸出的變化亮度的數(shù)據(jù)信號的幅度變化引起。到公共電極的電流的這種不確定性可能影響相對噪聲水平并且當檢測觸摸輸入時，對電流探針53的動態(tài)范圍有更高的要求。另外，當發(fā)生觸摸輸入時，每列的緩沖IC 46可能不能產(chǎn)生所需的電流。
由觸摸緩沖器56產(chǎn)生的電壓優(yōu)選在數(shù)據(jù)電壓范圍的中間。這通常將每個像素驅(qū)動成中灰色輸出。有利的是，當使用對應于輸出圖像的數(shù)據(jù)信號尋址時，這減小了像素上的電壓變化。
在每個感測周期Ts的末端，進行由電流探針執(zhí)行的測量。僅使用兩個電極53，該處理僅需要計算分別來自左側(cè)和右側(cè)的兩個測量電流的比值。然而可以理解，可以使用位于公共電極51周圍的多于兩個的電極。在這種情況下，確定任何觸摸輸入位置的處理可能變得更復雜。
然后，在行周期Tr的其余部分-尋址周期Ta，開關54將緩沖器46連接到它們各自的數(shù)據(jù)導體12。在尋址周期期間將對應于輸出圖像的數(shù)據(jù)電壓提供給像素電極11。每個數(shù)據(jù)電壓設定指定像素的所需灰度。在尋址周期Ts的末端，從與該行相關的選擇導體14除去柵電壓，由此使LC被所施加的數(shù)據(jù)電壓充電，直到下一個相應的行周期。
以常規(guī)方式在各行周期期間依次尋址每行像素。重復一次一行的像素尋址順序，由此在裝置上顯示的圖像周期性刷新。在每一個均在尋址周期之前的各個感測周期期間，貫穿操作來感測顯示器上的觸摸輸入。
在本發(fā)明的第二實施例中，公共電極基本上是矩形的，并且電流測量裝置包括四個電極，每個設置在公共電極的各個角。這如圖8所示。每個角電極54由低電阻導電材料形成，例如鋁，并在矩形顯示器的各個角耦合到公共電極51。以和第一實施例類似的方式，將電流探針52連接到每個角電極54，并用于測量流過其中的電流。
和第一實施例相同的尋址方案可以應用到第二實施例。測量并比較流過各角電極54的電流。然后使用簡單的三角測量技術和計算來確定在公共電極51的平面中觸摸輸入的位置的2D坐標。在美國專利No.US 5365461中描述了這種技術的例子，其內(nèi)容在此引入作參考。
作為觸摸輸入的結果在公共電極上流動的電流的檢測和測量可以與所使用的驅(qū)動方案集成。這種情況如參考圖7的第一實施例所述。然而，第二實施例的電極布置的優(yōu)點是能夠只根據(jù)電流測量確定2D坐標。也就是說，不需要知道在給定的時間尋址陣列的哪一行。因此，第二實施例的電流感測裝置可以結合在該顯示裝置中，而無需與已有的驅(qū)動方案結合在一起，從而使觸摸感測電路獨立于驅(qū)動電路。然而可以理解，也可以和第一實施例類似的方式，將該電極布置與驅(qū)動電路集成在一起。
盡管將觸摸輸入感測描述為在每個行周期發(fā)生，但是可以想象，觸摸輸入感測比率和執(zhí)行的方式的變型。例如，可以以更小的頻率進行檢測，由此使顯示裝置僅執(zhí)行顯示模式，直到需要觸摸輸入檢測為止。作為選擇，可以在對應于特別的和/或預定的行的行周期期間進行電流測量。例如這些可以是顯示用戶觸摸的特定按鈕的行。
所述實施例中的電流測量裝置在公共電極上設置有兩個或四個電極?？梢岳斫猓绻鼈冊谥辽賰蓚€分開的位置連接到公共電極，那么可以使用任何合理數(shù)量的電極。例如，可以想到三個電極的布置，其中它們以三角形的方式連接到公共電極。
通過舉例，在所述實施例中在電極圖形和公共電極之間設置的體是導電球30?，F(xiàn)在參考圖9和10描述可選的觸摸敏感像素裝置。代替包括導電球的體，每個像素包括電阻響應于所施加壓力而改變的壓敏元件70。由壓電電阻材料形成壓敏元件70，該壓電電阻材料具有依賴于材料的部分壓縮(fractional compression)的電阻。當向這種材料施加壓力時，電阻顯著降低。
圖9示出該像素布局的平面圖，其中壓敏元件70被設置在像素電極11上并在其中央附近。然而，壓敏元件70在像素電極上的實際位置并不重要。圖10示出沿與壓敏元件70相交的圖9的線B-B的像素的橫截面圖。
在形成像素電極11和數(shù)據(jù)導體12之后，在每個像素的像素電極11上通過光刻定義形成各壓敏元件70?？梢韵氲?，壓電電阻材料可以是UV可固化的。在這種情況下，在有源板上將壓電電阻材料旋涂成層，其具有等于所需單元間隙的厚度。然后通過掩模將該層在UV下曝光，剩下單個的壓敏元件70。從圖10可以看出，每個像素的壓敏元件70通過LC材料60與公共電極51接觸。當沒有壓力通過無源板施加到像素(沒有觸摸輸入)時，壓敏元件70應該具有很高的電阻，大約＞1012歐姆。響應于到像素的觸摸輸入，壓敏元件70的電阻顯著減小到大大低于TFT 13的開態(tài)電阻的值，大約＜106歐姆，由此使像素電極11和公共電極51之間電連接。在美國專利No.US 6291568中描述了具有這些性能的聚合物材料的例子，在此引入作參考。
上述實施例包括了觸摸輸入AMLCD裝置。然而可以預見，對于本發(fā)明可以使用其它類型的有源矩陣顯示裝置。它們包括電泳顯示器，其包含支撐墨水囊(ink capsule)的流體層。該層以與上述AMLCD裝置的LC層60類似的方式夾在有源和無源板之間。例如，當像素被壓之后，觸摸動作的壓力通過墨水囊可以傳遞到設置在像素電極上的壓敏元件。
盡管上述實施例中所述體位于像素電極11上，可以想到它們也可以設置在電極圖形的其它部分上，假設有提供到該圖形的那部分的電流。例如，參考圖5，光刻定義的導電體也可形成在數(shù)據(jù)導體12上。施加到這些導體上的電壓會響應于像素上的觸摸輸入而產(chǎn)生流過公共電極51的電流。根據(jù)本發(fā)明，觸摸輸入的位置是可檢測的。
總之，提供一種具有觸摸輸入功能的有源矩陣顯示裝置。該裝置包括由基板支撐的電極圖形11、12、14。通過位于其間的體使提供到圖形的電流響應于所述體的位置處的顯示器的觸摸輸入從電極圖形流到公共電極51。例如，所述體可以包括導電材料30。該裝置進一步包括至少在兩個分開的位置連接到公共電極的電流測量裝置52，53；54，該裝置可用于測量由觸摸輸入引起的電流，以便能夠至少在一個維度上確定所述觸摸輸入的相應位置。通過測量公共電極上不同位置處的電流，可以使用簡單的基于幾何結構的計算來確定顯示區(qū)上觸摸輸入的位置。
通過閱讀本公開，其它的變化和修改對本領域技術人員是顯而易見的。其它的變化和修改可以包括本領域公知的等同物或其它結構，它們可以代替這里已經(jīng)描述的結構，也可以與這里已經(jīng)描述的結構相結合。
權利要求
1.一種具有觸摸輸入功能的有源矩陣顯示裝置，包括由基板支撐的電極圖形(11、12、14)，所述電極圖形包括被提供電流的多個電極；與電極圖形分開并覆蓋在其上的公共電極(51)；以及設置在電極圖形和公共電極之間的多個體，所述體響應于在各個體的位置處的觸摸輸入將公共電極電連接到圖形中的電極，其中該顯示裝置進一步包括在至少兩個位置與公共電極連接的電流測量裝置(52、53、54)，所述電流測量裝置可用來測量由觸摸輸入引起的電流，以便能夠在公共電極平面中的至少一個維度上確定觸摸輸入的相應位置。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述電極圖形包括一組選擇導體(14)，一組數(shù)據(jù)導體(12)以及像素電極(11)的行和列陣列，可通過各薄膜晶體管(13)由相關數(shù)據(jù)導體將數(shù)據(jù)電壓(Vd)提供到像素電極(11)，所述薄膜晶體管具有連接到像素電極的主端子和連接到相關選擇導體的柵極端子，可將柵極電壓提供到所述相關選擇導體以控制向各像素電極的數(shù)據(jù)電壓提供。
3.根據(jù)權利要求2的裝置，進一步包括連接到每個數(shù)據(jù)導體(12)的驅(qū)動電路(22)，該驅(qū)動電路用于在各尋址周期(Ta)期間向相關像素電極提供數(shù)據(jù)電壓，還用于在各感測周期期間向相關像素電極提供觸摸感測電壓，所述觸摸感測電壓用于響應于所述體中至少一個的位置處的觸摸輸入，使電流(Ipressed)經(jīng)由這些體流到公共電極。
4.根據(jù)權利要求3的裝置，其中所述驅(qū)動電路包括連接到每個數(shù)據(jù)導體的用于提供所述數(shù)據(jù)電壓的各個列緩沖器(46)和用于提供所述觸摸感測電壓的另一緩沖器(56)。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述另一緩沖器可切換地連接到多個所述數(shù)據(jù)導體。
6.根據(jù)前面任何一個權利要求的裝置，其中所述電流測量裝置包括沿公共電極相對邊緣設置的兩個細長電極(53)。
7.根據(jù)權利要求1-5中任一個的裝置，其中所述公共電極基本上為矩形，且所述電流測量裝置包括四個電極(54)，每個設置在公共電極的各個角。
8.根據(jù)前面任何一個權利要求的裝置，其中所述體中的每一個包括壓敏元件(70)，該壓敏元件(70)具有響應于所施加壓力而改變的電阻。
9.根據(jù)權利要求1-7中任一個的裝置，其中所述體中的每一個包括導電材料(30)，并設置在電極圖形和所述公共電極之間。
10.一種感測有源矩陣顯示裝置上的觸摸輸入的方法，該顯示裝置包括在基板上支撐的電極圖形(11、12、14)和與電極圖形分開并在其上延伸的公共電極(51)，該方法包括如下步驟向電極圖形提供電流；在至少兩個位置測量公共電極上的電流，以便能夠在公共電極平面的至少一個維度上確定顯示器上的觸摸輸入的位置。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中所述電極圖形包括一組選擇導體(14)，一組數(shù)據(jù)導體(12)以及像素電極(11)的行和列陣列，當被由相關選擇導體提供的柵電壓(Vg)選擇時，每個像素電極由相關數(shù)據(jù)導體提供的數(shù)據(jù)電壓(Vd)尋址，該方法進一步包括如下步驟在各個行周期(Tr)期間尋址每行像素電極，以及根據(jù)所選行的位置，在基本上垂直于所選像素行的維度上確定所述觸摸輸入的位置。
12.根據(jù)權利要求10的方法，其中所述電極圖形包括一組選擇導體(14)，一組數(shù)據(jù)導體(12)以及像素電極(11)的行和列陣列，當被由相關選擇導體提供的柵電壓(Vg)選擇時，每個像素電極由相關數(shù)據(jù)導體提供的數(shù)據(jù)電壓(Vd)尋址，該方法進一步包括如下步驟在各個行周期(Tr)期間尋址每行像素電極，每個行周期包括感測周期(Ts)和尋址周期(Ta)，將相同的電壓提供給行中所有像素電極，并在各感測周期期間測量公共電極上的所述電流，以及在所述尋址周期期間將對應于輸出圖像的數(shù)據(jù)電壓提供給像素電極。
全文摘要
提供一種具有觸摸輸入功能的有源矩陣顯示裝置。該裝置包括由基板支撐的電極圖形(11、12、14)。響應于位于其間的體的位置處的觸摸輸入，使提供到圖形的電流經(jīng)由所述體從電極圖形流到公共電極(51)。例如該體可以包括導電材料(30)。該顯示裝置進一步包括在至少兩個位置與公共電極連接的電流測量裝置(52、53、54)，該電流測量裝置可用來測量由觸摸輸入引起的電流，以便能夠在至少一維上確定觸摸輸入的相應位置。通過測量公共電極上不同位置的電流，可以使用簡單的基于幾何結構的計算來確定顯示器上的觸摸輸入的位置。
文檔編號G06F3/033GK1846190SQ200480024119
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月17日 優(yōu)先權日2003年8月23日
發(fā)明者C·范伯克爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司