專利名稱：觸控式平板顯示器電極結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觸控式有源平板顯示器，具體涉及多重電極觸控式有源平板 顯示器。背暈技術目前具有觸控功能的平板顯示器以顯示屏、顯示驅動器、觸控屏、觸控 信號檢測器、背光源等部件構成，觸控屏有應用不同感測原理的電阻式、電容式、電磁式、超聲波式和光電式等，顯示屏有TN/STN液晶顯示屏、TFT 液晶顯示屏、0LED顯示屏、PDP顯示屏、納米碳管顯示屏等。帶有觸控屏的 平板顯示器是將分體的觸控屏與顯示屏層疊在一起，通過顯示屏探測到觸摸 點的平面位置，再使顯示屏上的光標跟隨觸摸點定位。觸控屏與顯示屏的層 疊使得觸控式平板顯示器變厚變重成本增加；在觸控屏置于顯示屏前面時， 觸控屏感測電極產生的反射又會使得顯示不均勻和在強外界光環(huán)境下顯示 對比度的下降，影響顯示效果。將觸控板和顯示屏集成為一體，使具有觸控 功能的平板顯示器變得更加輕薄，是人們努力的方向。顯示屏和觸控板的集成方式主要為層疊式和鑲嵌式兩種，層疊式是將觸控板置于顯示屏的頂面之前或底面之后，顯示屏和觸控板分別獨立承擔顯示 和觸控任務，中國專利(CN20010141451，MINXIANG INDUSTRY CO LTD， 2001)、芬蘭專利(FI19960002692， NOKIA MOBILE PHONES LTD, 1996)、日本專利(JP19850161986, CANON KK， 1985)、 (JP19900095167， NIPPON TELEGRAPH &TELEPHONE, 1990) 、 (JP19930306286， PFU LTD, 1993)， (JP19980014850，NISSHA PRINTING, 1998) 、 (JP19990142260, MIMAKI DENSHI BUHIN KK, 1999)、 韓國專禾(j (KR20000084115 ， YU HWAN SEONG ; 固JOO-SOO ， 2000)、 (KR20020083301， BANG YONG IK; etc., 2002)、臺灣專利(TW556141 ， AU OPTRONICS CORP， 2002)、美國專利(US6215476, APPLE COMPUTER, 2001)、 (US20030347603， TOPPOLY OPTOELECTRONICS CORP， 2003)等多項專利，都 提出了電阻式、電容式、電磁式的觸控板和顯示屏的各種層疊方案，但觸控 板置于顯示屏頂面之前，會影響顯示的亮度、對比度、清晰度、顏色等顯示 效果；電磁式觸控板置于顯示屏底面之后，使觸控板電極與顯示屏電極的對 位困難，也會影響顯示的亮度；并且層疊的方法還會增加顯示器的整體厚度； 結構的復雜，又會導致可靠性下降，并由生產過程的復雜和裝配的復雜也至 使成本偏高。鑲嵌式是將觸控傳感器嵌入顯示屏內，在每一顯示象素旁安置一個傳感 器(多為光學傳感器)，用雙重電極連接顯示象素和傳感器，分別傳輸顯示驅 動信號和觸控探測信號，韓國專利(KR20030019631， JUNG YONG CHAE; YANG DONGKYU， 2003)、 (KR20030077574, CHOI JOON-HOO; JOO IN-SOO， 2003)、 德國專利(GB0304587.9， SHARP, 2003)、美國專利(US19970955388, SONY ELECTRONICS INC， 1997)， (US19980135959， IBM, 1998)、 (US20030721129, EASTMAN KODAK CO, 2003)等多項專利，也分別提出了鑲嵌式的方案，但將 觸控傳感器鑲嵌入顯示屏以及雙重電極的制造工藝復雜，電極引出線困難， 因而也至使成本高，并且也可能產生顯示驅動信號和觸控探測信號的相互干 擾。也有人試圖靠探測液晶顯示屏的盒間電容的方法來探測觸控，如臺灣專 利(TW20020116058， LEEYU-TUAN， 2002)，盒間電容的變化是靠觸控壓力引起盒厚的變化產生，盒間的支承物使得要改變液晶顯示屏的盒厚需要很大力 量，而且改變液晶顯示屏的盒厚必定會影響顯示，液晶材料的介電各向異性 又使得盒間電容隨顯示變化，要排除液晶材料介電各向異性引起的盒間電容 的變化又會影響顯示，所以這種探測液晶顯示屏的盒間電容來探測觸控的方 法是不可取的。
找出一種解決上述的結構復雜、制造工藝難度大、生產過程復雜和裝配 復雜問題的方案，提高可靠性、改善顯示效果、壓縮厚度、降低成本，以簡 潔的方法實現(xiàn)平板顯示器觸控功能是必要的。申請?zhí)枮?00510080825X、 2005100861285等專利提出了利用顯示屏行 掃描電極和列信號電極作為觸控電極感測觸控，或通過模擬開關將顯示屏電 極分時與驅動電路和觸控電路連通，或通過信號加載電路將驅動信號和觸控 信號同時輸入到顯示屏電極上，使得無需在顯示屏內制做任何傳感器，讓平 板顯示器顯示屏具有感知觸控信號能力。但顯示驅動與觸控探測分別以掃描 在同一組顯示屏電極上傳輸，對于高路數(shù)的有源平板顯示器，顯示驅動信號 與觸控探測信號的切換或加載，所需的元件巨多、控制方法繁雜，有造成成 本的上升和可靠性的下降的可能性。發(fā)明內容本發(fā)明旨在提供一種在有源平板顯示屏的基板玻璃上制備的多重電極 的方法，讓同一有源平板顯示屏上具有設置分立的、功能獨立的顯示驅動電 極線和觸控探測電極線，顯示驅動電極線傳輸顯示驅動信號，觸控探測電極 線感測和傳輸觸控信號，讓顯示屏和觸控屏合二為一。本發(fā)明的技術思路是如TFT-LCD等有源平板顯示器的顯示屏的一片基 板玻璃上具有TFT和顯示象素陣列，和與TFT的柵極相連的顯示掃描電極， 與TFT的源極或漏極相連的顯示信號電極；而顯示屏的另一片基板玻璃上具 有彩色濾光膜、網格狀掩光黑膜層、以及公共電極。在有源平板顯示屏的基 板玻璃上再制備另外的電極線，專門用于感測和傳輸觸控信號，實現(xiàn)觸控定 位。本發(fā)明的技術解決方案是在有源平板顯示屏的有源器件陣列^^玻璃 上，制備兩組分別與顯示掃描電極和信號電極平行的電極線,用于觸控探測。 觸控電極線與顯示掃描電極和信號電極絕緣隔離，觸控電極線不連接任何有 源傳感元件，以觸控電極線與觸控物直接耦合。每條觸控電極線均有引出腳。
顯示驅動電路對顯示掃描電極和信號電極輸出顯示驅動信號，驅動有源平板顯示屏各象素顯示圖象；觸控電路對相互正交的觸控電極線輸出或檢測觸控 信號。當手指或觸控筆等觸控物靠近某一條觸控電極，觸控物與觸控電極間 產生一個耦合電容，觸控物與觸控電極通過耦合電容產生電磁耦合，觸控電 路從此條觸控電極洩漏觸控信號給觸控物，或從此條觸控電極接收觸控物發(fā) 出的觸控信號，通過檢測觸控信號以此條電極為觸控定位電極，以行列兩條 交叉的觸控定位電極確定觸控定位點。當在多條觸控電極位置檢測到觸控信 號時，以信號最大的電極為觸控定位點，或以這些檢測到觸控信號的觸控電 極的中間位置為觸控定位點。另一種方案是在有源平板顯示屏的公共電極基板玻璃上，制備兩組相 互正交的電極線，用于觸控探測。觸控電極線與顯示公共電極絕緣隔離，觸 控電極線不連接任何有源傳感元件，以觸控電極與觸控物直接耦合。每條觸 控電極線均有引出腳。顯示驅動電路對顯示掃描電極和信號電極輸出顯示驅 動信號，驅動有源平板顯示屏各象素顯示圖象；觸控電路對公共電極基板上 的觸控電極線輸出或檢測觸控信號。當手指或觸控筆等觸控物靠近某一條觸 控電極，觸控物與觸控電極間產生一個耦合電容，觸控物與觸控電極通過耦 合電容產生電磁耦合，觸控電路從此條觸控電極洩漏觸控信號給觸控物，或 從此條觸控電極接收觸控物發(fā)出的觸控信號，通過檢測觸控信號以此條電極 為觸控定位電極，以行列兩條交叉的觸控定位電極確定觸控定位點。當在多 條觸控電極位置檢測到觸控信號時，以信號最大的電極為觸控定位點，或以 這些檢測到觸控信號的觸控電極的中間位置為觸控定位點。觸控電極線可以是金屬線、也可以是金屬氧化物導電線、也可以是非金 屬導電線。觸控電極線引出腳可以在與顯示掃描電極線和信號電極線引出腳的同 邊方向；也可以在與顯示掃描電極線和信號電極線引出腳的對邊方向。觸控電路對觸控電極線以掃描方式輸出或檢測觸控信號，可以是在顯示 驅動電路對顯示電極輸出顯示驅動信號的幀內進行，可與顯示驅動信號同
步，也可以與顯示驅動信號不同步。觸控電路對觸控電極線以掃描方式輸出 或檢測觸控信號，可以是在顯示驅動電路對顯示電極輸出顯示驅動信號的幀 間進行。在顯示的幀間，顯示驅動電路停止對顯示電極輸出顯示驅動信號時， 觸控電路才對觸控電極線輸出或檢測觸控信號。在觸控電路內可設置觸控信號發(fā)生電路，發(fā)出與觸控物的耦合信號；也 可設置觸控信號接收電路，接收與觸控物的耦合信號；也可設置觸控信號檢 測電路，檢測發(fā)出的觸控信號或檢測接收的觸控信號；但至少具有觸控信號 發(fā)生電路、觸控信號接收電路和觸控信號檢測電路中的一種。觸控信號可以是與顯示驅動信號同頻率同編碼，也可以是與顯示驅動信 號不同頻率和不同編碼。對觸控信號的檢測可以是檢測流量，可以是檢測幅值，可以是檢測脈寬， 可以是檢測頻率，可以是檢測相位，也可以是檢測編碼。有源平板顯示器可以是有源液晶顯示器(如TFT-LCD)、有源有機發(fā)光二 極管顯示器(TFT-0LED)、也可以是其他有源平板顯示器。附閨簡要說明

圖1是一種檢測觸控電極線漏電流的觸控式液晶顯示器電氣連接關系圖。圖2是一種行觸控電極線發(fā)射行觸控電極線接收和列觸控電極線發(fā)射 列觸控電極線接收的觸控式液晶顯示器電氣連接關系圖。圖3是一種觸控筆發(fā)射觸控電極接收觸控信號的觸控式液晶顯示器電 氣連接關系圖。圖4是一種觸控電極線發(fā)射觸控筆接收觸控信號的觸控式液晶顯示器 電氣連接關系圖。
具體實施方式
本發(fā)明的實施例之一如圖1所示 一種檢測觸控電極線漏電流的觸控式
液晶顯示器100。液晶顯示器100有TFT-LCD屏llO， TFT-LCD屏有4FT陣 列基板玻璃上111和公共電極基板玻璃112， TFT陣列基板玻璃111上有N 條顯示掃描電極121和M條顯示信號電極122,在TFT陣列基板玻璃上111 制備n條行金屬觸控電極線131和m條列金屬觸控電極線132，觸控電極線 131和132分別與顯示電極121和122從同側具有引出腳，公共電極基板玻 璃112上有ITO公共電極140。液晶顯示屏110的顯示掃描電極121連接顯 示驅動電路151，顯示信號電極122連接顯示驅動電路152,行觸控電極線 131和列觸控電極線132連接觸控電路160，控制電路170連接顯示驅動電 路151、 152和觸控電路160。在顯示幀內，顯示驅動電路151和152向顯 示驅動電極121和122輸出顯示驅動信號，驅動有TFT-LCD屏象素顯示；在 顯示幀間，顯示驅動電路151和152停止對顯示電極121和122輸出顯示驅 動信號，觸控電路160以掃描方式對行觸控電極線131和列觸控電極線132 輸出觸控信號。當觸控的手指180觸及液晶顯示屏110， n條行觸控電極線 131中的某一條電極連接到觸控電路160時，觸控電路160檢測到電極通過 手指180與電極間的耦合電容流出的漏電流，從而確定出行定位電極；同樣 可確定出列定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發(fā)明的實施例之二如圖2所示 一種行觸控電極線發(fā)射行觸控電極線 接收和列觸控電極線發(fā)射列觸控電極線接收的觸控式液晶顯示器200。液晶 顯示器200有TFT-LCD屏210, TFT-LCD屏上有TFT陣列基板玻璃211和公 共電極基板玻璃212， TFT陣列基板玻璃211上有N條顯示掃描電極221和 M條顯示信號電極222，在TFT陣列基板玻璃211上制備n條行金屬觸控電 極線231和m條列金屬觸控電極線232，觸控電極線231和232分別與顯示 電極221和222從不同側具有引出腳，公共電極基板玻璃212上有ITO公共 電極240。液晶顯示屏210的顯示掃描電極221連接顯示驅動電路251，顯 示信號電極222連接顯示驅動電路252，行觸控電極線231和列觸控電極線 232連接具有信號發(fā)生電路261和信號接收電路262的觸控電路260，控制 電路270連接顯示驅動電路251、 252和觸控電路260。在顯示幀內，顯示
驅動電路251和252向顯示電極221和222輸出顯示驅動信號，驅動有 TFT-LCD屏象素顯示；在顯示幀間，顯示驅動電路251和252停止對顯示電 極221和222輸出顯示驅動信號，觸控電路260以掃描方式讓單一的或部分 的行觸控電極線連通觸控信號接收電路262接收觸控信號，其余的行觸控電 極線連通觸控信號發(fā)生電路261，人的手指280接觸觸控屏的連接觸控信號 接收電路262觸控電極時，手指280與觸控電極形成耦合電容，干擾了連接 觸控信號接收電路262的觸控電極對來自連接觸控信號發(fā)生電路261電極發(fā) 出的觸控信號的接收，以被干擾到的連接觸控信號接收電路262的觸控電極 為行定位電極；同樣以單一的或部分的列觸控電極連通觸控信號接收電路 262接收觸控信號，其余的行觸控電極連通觸控信號發(fā)生電路261定位出列 定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。本發(fā)明的實施例之三如圖3所示 一種觸控筆發(fā)射觸控電極接收觸控 信號的觸控式液晶顯示器300。液晶顯示器300有TFT-LCD屏310， TFT-LCD 屏有TFT陣列基板玻璃上311和公共電極基板玻璃312， TPT陣列基板玻璃 311上有N條顯示掃描電極321和M條顯示信號電極322,在TFT陣列基板 玻璃311上制備n條行金屬觸控電極線331和m條列金屬觸控電極線332， 觸控電極線331和332分別與顯示電極321和322從不同側具有引出腳，公 共電極基板玻璃312上有ITO公共電極340。液晶顯示屏310的顯示掃描電 極321連接顯示驅動電路351，顯示信號電極322連接顯示驅動電路352， 行觸控電極線331和列觸控電極線332連接觸控信號檢測電路360，控制電 路370連接顯示驅動電路351、 352和觸控信號檢測電路360。在顯示幀內， 顯示驅動電路351和352向顯示電極321和322輸出顯示驅動信號，驅動有 TFT-LCD屏象素顯示；同樣在顯示幀內，觸控信號檢卿電路360以掃描方式 連通單一的或部分的行觸控電極線331。當具有信號發(fā)射功能的觸控筆380 觸及液晶顯示屏310時，n條行觸控電極線331中的某一條電極在連通觸控 信號檢測電路360時，觸控信號檢測電路360檢測到觸控筆380發(fā)射的信號， 從而確定出行定位電極；同樣，m條列觸控電極線332中的某一條電極在連
通觸控信號檢測電路360時，觸控信號檢測電路360檢測到觸控筆380發(fā)射 的信號，從而確定出列定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸 控位置。
本發(fā)明的實施例之四如圖4所示 一種觸控電極線發(fā)射觸控筆接收觸控 信號的觸控式液晶顯示器400。液晶顯示器400有TFT-LCD屏410， TFT-LCD 屏有TFT陣列基板玻璃上411和公共電極基板玻璃412， TFT陣列基板玻璃 411上有N條顯示掃描電極421和M條顯示信號電極422，公共電極基板玻 璃412上有ITO公共電極430，在公共電極基板玻璃412上制備n條行ITO 觸控電極線441和m條列ITO觸控電極線442，觸控電極線441和442之間 以及與公共電極430間相互絕緣隔離，觸控電極線441和442分別與顯示電 極421和422從不同方向引出出腳。TFT-LCD屏410的顯示掃描電極421連 接顯示驅動電路451，顯示信號電極422連接顯示驅動電路452，行觸控電 極線441和列觸控電極線442連接觸控信號發(fā)生電路460，控制電路470連 接顯示驅動電路451、 452和觸控信號發(fā)生電路460。在顯示幀內，顯示驅 動電路451和452向顯示電極421和422輸出顯示驅動信號，驅動有TFT-LCD 屏象素顯示；同樣在顯示幀內，觸控信號發(fā)生電路460以掃描方式連通單一 的或部分的行觸控電極線441和列觸控電極線442，對行觸控電極線441和 列觸控電極線442輸出由具有編碼電路461的觸控信號發(fā)生電路460產生的 隨掃描移動而變動的編碼信號，對未輸出觸控信號的行列觸控電極線輸出零 電平信號。當具有信號接收能力的觸控筆480接觸觸控屏時，觸控筆480接 收到具有編碼電路461的觸控信號發(fā)生電路460輸出到行觸控電極線441和 列觸控電極線442，再從行列觸控電極線發(fā)射出來的隨掃描移動而變動的編 碼信號，以接收到的編碼確定定位電極，由行觸控電極和列觸控電極各自的 定位電極確定觸控位置。
上述四個實施例并不代表所有可能的實施方案，其它的變形方案也應是 本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種觸控式有源平板顯示器，有源顯示屏的一片基板玻璃上具有有源器件和顯示象素陣列，和與有源器件相連的顯示掃描電極和信號電極；另一片基板玻璃上具有顯示公共電極。其特征在于在有源平板顯示屏的基板玻璃上制備與顯示驅動電極線分立的、與顯示掃描電極和信號電極以及公共電極絕緣隔離的、不連接任何有源傳感元件的觸控電極組，觸控電極與觸控物直接耦合，感測并傳輸觸控信號，每條觸控電極線均以引出腳連接觸控電路。
2. 根據(jù)權利要求1所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于在有 源器件陣列基板玻璃上，制備兩組分別與顯示掃描電極和信號電極平行的、 與顯示掃描電極和信號電極絕緣隔離的、不連接任何有源傳感元件的觸控 電極線，每條觸控電極線均以引出腳連接觸控電路。
3. 根據(jù)權利要求1所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于在顯 示公共電極基板玻璃上，制備兩組相互正交的、與顯示公共電極絕緣隔離 的、不連接任何有源傳感元件的觸控電極線，每條觸控電極線均以引出腳 連接觸控電路。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于 觸控電極線是金屬線、金屬氧化物導電線、非金屬導電線中的至少一種。
5. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于-觸控電極線引出腳在與顯示掃描電極線和信號電極線引出腳的同邊方向。
6. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于觸控電極線引出腳在與顯示掃描電極線和信號電極線引出腳的對邊方向。
7. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于-觸控電路用掃描方式與觸控電極線以輸出觸控信號、檢測觸控信號中的至 少一種方式進行互動。
8. 根據(jù)權利要求7所述的觸控電路與觸控電極線間的掃描互動方式， 其特征在于觸控電路對觸控電極線的掃描是在顯示驅動的幀內進行。
9. 根據(jù)權利要求7所述的觸控電路與觸控電極線間的掃描互動方式， 其特征在于觸控電路對觸控電極線的掃描是在顯示驅動的幀間進行。
10. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于: 觸控信號與顯示驅動信號不同頻率和不同編碼。
11. 根據(jù)權利要求2或3所述的觸控式有源平板顯示器，其特征在于: 對觸控信號的檢測是檢測信號的幅值、脈寬、頻率、相位、編碼中的至少 一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及觸控式有源平板顯示器，具體涉及多重電極觸控式有源平板顯示器。有源平板顯示器的顯示屏的一片基板玻璃上具有有源器件和顯示象素陣列，和與有源器件相連的顯示掃描電極和信號電極，而顯示屏的另一片基板玻璃上具有顯示公共電極。在有源平板顯示屏的基板玻璃上再制備獨立的、與顯示掃描電極和信號電極以及公共電極絕緣隔離的、不連接任何有源傳感元件的觸控電極線，專門用于感測和傳輸觸控信號。在有源平板顯示屏的基板玻璃上制備的多重電極的方法，讓同一有源平板顯示屏上具有設置分立的、功能獨立的顯示驅動電極線和觸控探測電極線，顯示驅動電極線傳輸顯示驅動信號，觸控探測電極線感測和傳輸觸控信號，讓顯示屏和觸控屏合二為一。
文檔編號G06F3/041GK101118470SQ200610108259
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權日2006年8月2日
發(fā)明者陳其良, 陳梅英 申請人:陳其良;陳梅英