專利名稱：帶有集成的電阻觸摸屏的有機(jī)電致發(fā)光顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到彩色平板顯示器，特別涉及到帶有電阻觸摸感應(yīng)面板的電致發(fā)光平板顯示器。
背景技術(shù)：
新型電子器件用不斷縮小的尺寸提供了越來(lái)越多的功能。通過(guò)在電子器件內(nèi)部不斷集成越來(lái)越多的功能而降低了成本并提高了可靠性。觸摸屏被頻繁地用于與諸如陰極射線管(CRT)，液晶顯示器(LCD)，等離子體顯示器和電致發(fā)光顯示器等軟顯示器的組合。觸摸屏是作為獨(dú)立器件制造的，并且與顯示器的畫(huà)面形成緊密的機(jī)械配合。
有三種常用形式的電阻觸摸屏，4-線，5-線和8-線。這三種類型具有相似的結(jié)構(gòu)。

圖1a表示一個(gè)電阻觸摸屏10及其所連接的外部電路的頂視圖。圖1b表示電阻觸摸屏10的側(cè)視圖。電阻觸摸屏10的觸摸感應(yīng)元件14包括下電路層20；由墊片點(diǎn)陣構(gòu)成的柔性墊片層22；柔性上電路層26；以及柔性頂面保護(hù)層28。所有這些層都是透明的。由設(shè)置在一個(gè)襯底12上的導(dǎo)電材料構(gòu)成的下電路層20形成電路的圖形。
4-線，5-線和8-線觸摸屏之間的主要區(qū)別在于下電路層20和上電路層26中的電路圖形以及用來(lái)測(cè)量電阻的手段。一個(gè)外部控制器18通過(guò)電纜16被連接到觸摸屏電路。電纜16的導(dǎo)體被連接到下電路層20和上電路層26中的電路。外部控制器18按坐標(biāo)對(duì)觸摸屏電路元件施加電壓。當(dāng)按下電阻觸摸屏?xí)r，無(wú)論是手指，記錄筆或其他物體等按壓物體都會(huì)使頂面保護(hù)層28，上電路層26和墊片層22變形，在下電路層20和上電路層26之間的觸摸點(diǎn)上形成一個(gè)導(dǎo)電路徑。形成一個(gè)與電路中觸摸點(diǎn)上的相對(duì)電阻成正比的被稱為觸摸坐標(biāo)電壓的電壓并且用連接到電纜16另外一端的外部控制器18來(lái)測(cè)量。關(guān)于電阻觸摸屏工作原理的更多信息可以參見(jiàn)Application Bulletin AB-158，Burr-Brown，Inc.(Tucson，Arizona)的Osgood等人發(fā)表的“Touch Screen Controller Tips”。
典型的外部控制器18是一個(gè)焊接到印刷電路板30上的一個(gè)集成電路。電纜16被插入同樣焊接到印刷電路板30上的一個(gè)連接器32。電纜16中的導(dǎo)體通過(guò)設(shè)置在印刷電路板30上并且連接在外部控制器18和連接器32之間的軌跡連接到外部控制器18。
外部控制器18由三個(gè)子電路構(gòu)成電壓施加電路34，觸摸檢測(cè)電路36和多路復(fù)用電路38。電壓施加電路34選擇電壓在觸摸屏電極上的位置。觸摸檢測(cè)電路36監(jiān)測(cè)由觸摸屏讀出的電壓，在執(zhí)行觸摸時(shí)作出決定，并且計(jì)算觸摸點(diǎn)的(X，Y)坐標(biāo)。然后將觸摸點(diǎn)的(X，Y)坐標(biāo)傳送給電路板上的另一個(gè)集成電路39，例如是一個(gè)微處理器。外部控制器例如可以采用Texas Instruments(Dallas，Texas)制造商用ADS7846。
如圖2所示，觸摸檢測(cè)電路36往往包含一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器40和一個(gè)計(jì)算電路42。模數(shù)轉(zhuǎn)換器40將觸摸點(diǎn)上測(cè)得的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。計(jì)算電路42往往是一個(gè)嵌入式微處理器或其他電路，可用來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)字電壓值，根據(jù)電壓值監(jiān)測(cè)有沒(méi)有觸摸，并且根據(jù)數(shù)字電壓值的量值計(jì)算觸摸的坐標(biāo)。也可以采用其他處理方式，例如是為了減小噪聲取平均值。
由圖1a中的多路復(fù)用電路38確定電纜16的導(dǎo)體是途經(jīng)電壓施加電路34還是觸摸檢測(cè)電路36。為確定X和Y坐標(biāo)需要改變這一路徑。外部控制器18一般是響應(yīng)印刷電路板30上產(chǎn)生的時(shí)鐘，并且也具有電壓輸入。用于4-線觸摸屏的電纜16應(yīng)該包含四個(gè)導(dǎo)體，用于5-線觸摸屏的應(yīng)該包含五個(gè)導(dǎo)體，而用于8-線觸摸屏的應(yīng)該包含八個(gè)導(dǎo)體。對(duì)于4-線觸摸屏，多路復(fù)用電路38應(yīng)該有兩條線連接到電壓施加電路34，另兩條線連接到觸摸檢測(cè)電路36。對(duì)于5-線觸摸屏，多路復(fù)用器38應(yīng)該有四條線連接到電壓施加電路34，另一條線連接到觸摸檢測(cè)電路36。
圖3表示現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的電致發(fā)光顯示器的截面圖，例如是1999年8月10日授予Tang的美國(guó)專利US5,937,272中所述的那種有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)平板顯示器70。這種OLED顯示器包括一個(gè)為顯示器件提供機(jī)械支撐的襯底72，一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)矩陣層74，包含形成有機(jī)發(fā)光二極管的材料的一個(gè)發(fā)光層78，以及用來(lái)將平板顯示器內(nèi)部電路連接到外部控制器81的電纜80。典型的襯底72是玻璃，但是也可以采用塑料等其他材料。晶體管開(kāi)關(guān)矩陣層74包含薄膜晶體管(TFT)76的二維矩陣，被用來(lái)選擇OLED顯示器中哪一個(gè)象素在給定的時(shí)間接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。薄膜晶體管76是用常規(guī)的半導(dǎo)體制造工藝制造的，這樣就能用額外的薄膜晶體管76形成各種用途的電路。如Feldman等人在2001年1月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)09/774,221號(hào)中所述，有源矩陣平板顯示器內(nèi)部現(xiàn)有的TFT還能在執(zhí)行顯示功能的同一個(gè)襯底上行使行使功能以外的功能，制成一個(gè)平板上的系統(tǒng)。OLED顯示器響應(yīng)外部控制器81產(chǎn)生的控制信號(hào)。這些控制信號(hào)通常包括一個(gè)象素時(shí)鐘(有時(shí)也稱為點(diǎn)時(shí)鐘)，一個(gè)垂直同步信號(hào)(VSYNC)，和一個(gè)水平同步信號(hào)(HSYNC)信號(hào)。
一般來(lái)說(shuō)，如果將一個(gè)觸摸屏和平板顯示器配合使用，觸摸屏被直接放在平板顯示器上面，并且用諸如框架等一個(gè)機(jī)械安裝裝置將二者夾持在一起。圖4就表示帶有安裝在OLED平板顯示器上的一個(gè)觸摸屏的這種結(jié)構(gòu)。在裝配完觸摸屏和OLED顯示器之后，將兩個(gè)襯底12和72一同放置在一個(gè)框架82中，通常由一個(gè)機(jī)械隔離器84隔開(kāi)。獲得的組件包含兩條電纜16和80，用來(lái)將觸摸屏和平板顯示器連接到外部控制器18(參見(jiàn)圖1a)和81(參見(jiàn)圖3)。
Siwinski等人在2001年4月4日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)09/826,194號(hào)提出了一種器件，其中的有機(jī)電致發(fā)光平板顯示器集成有一個(gè)觸摸屏，共享一個(gè)共同的襯底。該發(fā)明比現(xiàn)有觸摸屏和平板顯示器組合的優(yōu)越性在于降低了成本，沒(méi)有集成步驟，減少重量和厚度，并且改善了光學(xué)質(zhì)量。
如上所述，一個(gè)外部控制器18控制常規(guī)的電阻觸摸屏。這種電阻觸摸屏的制造工藝簡(jiǎn)單，可以用來(lái)在觸摸屏上形成一個(gè)觸摸屏控制器。
控制觸摸屏和有源矩陣平板顯示器的所有信號(hào)一般都是通過(guò)兩條電纜的導(dǎo)體引入各個(gè)器件的。因?yàn)樵谄桨屣@示器和觸摸屏的操作之間存在相似性，在引入器件的信號(hào)內(nèi)部存在冗余。這種冗余導(dǎo)致電纜中的導(dǎo)體過(guò)多，增加電纜成本，并且為噪聲通過(guò)這些導(dǎo)體進(jìn)入器件提供了更多的可能性。另外，印刷電路板上與其有關(guān)的連接器含有冗余的插頭，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)成本和電子噪聲注入的可能性。
因此，剩下的就是需要一種改進(jìn)的觸摸屏平板顯示系統(tǒng)，減輕器件重量，去掉冗余材料，降低成本，消除特殊的機(jī)械安裝設(shè)計(jì)，并且提高可靠性。
發(fā)明概述本發(fā)明為滿足這一需要而提供了一種帶集成觸摸屏的有機(jī)電致發(fā)光顯示器，它包括具有兩個(gè)面的一個(gè)透明襯底；一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)矩陣和一個(gè)發(fā)光層，形成設(shè)置在襯底一面上的一個(gè)有源矩陣電致發(fā)光顯示器，用于透過(guò)襯底發(fā)光；設(shè)置在襯底另外一面上的觸摸屏的觸摸檢測(cè)元件；設(shè)置在襯底一面上的觸摸屏控制器部件；以及一個(gè)電連接器，用來(lái)將襯底一面上的觸摸屏控制器部件連接到襯底另外一面上的觸摸屏元件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是減少了用于器件外部連接的導(dǎo)體數(shù)量，從而減輕器件重量，去掉冗余材料，降低成本，消除特殊的機(jī)械安裝設(shè)計(jì)，并且提高可靠性。
附圖簡(jiǎn)述圖1a和1b的示意圖表示一種現(xiàn)有技術(shù)觸摸屏及其控制器的基本結(jié)構(gòu)；圖2是一種現(xiàn)有技術(shù)電阻觸摸屏控制器的示意圖；圖3是一種現(xiàn)有技術(shù)有機(jī)電致發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4的示意圖表示能夠用常規(guī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)觸摸屏與一個(gè)平板電致發(fā)光顯示器的組合；圖5a和5b的示意圖表示帶有一個(gè)觸摸屏和一個(gè)集成觸摸屏控制器的一種電致發(fā)光顯示器的基本結(jié)構(gòu)；圖6是一種電致發(fā)光觸摸屏顯示器的示意圖，它帶有集成在顯示器上的觸摸屏控制器部件，顯示器包括一個(gè)電壓選擇電路和一個(gè)多路復(fù)用電路；圖7是一種電致發(fā)光觸摸屏顯示器的示意圖，它帶有集成在顯示器上的觸摸屏控制器部件，顯示器包括一個(gè)電壓選擇電路，一個(gè)多路復(fù)用電路，一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，和一個(gè)數(shù)字傳輸電路；圖8是一種電致發(fā)光觸摸屏顯示器的示意圖，它帶有集成在顯示器上的觸摸屏控制器部件，顯示器包括一個(gè)電壓選擇電路，一個(gè)多路復(fù)用電路，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，一個(gè)計(jì)算電路，和一個(gè)數(shù)字傳輸電路；圖9的示意圖表示一種現(xiàn)有技術(shù)的4-線電阻觸摸屏；圖10a和10b的示意圖表示按照本發(fā)明的一種4-線觸摸屏；圖11的示意圖是按照本發(fā)明用于4-線觸摸屏控制器的一個(gè)電壓選擇電路和一個(gè)多路復(fù)用電路；圖12的示意圖表示一種現(xiàn)有技術(shù)的5-線觸摸屏；圖13a和13b的示意圖表示按照本發(fā)明的一種5-線觸摸屏；以及圖14的示意圖是按照本發(fā)明用于5-線觸摸屏控制器的一個(gè)電壓選擇電路和一個(gè)多路復(fù)用電路。
優(yōu)選實(shí)施例描述觸摸屏控制器是采用常規(guī)CMOS制造工藝制造的半導(dǎo)體集成電路，并且設(shè)計(jì)成采用晶體管開(kāi)關(guān)技術(shù)。有源矩陣平板顯示器和觸摸屏控制器的設(shè)計(jì)和制造工藝是相似的。
有源矩陣平板顯示器和觸摸屏控制器都是由同步到一個(gè)時(shí)鐘上的各種控制信號(hào)來(lái)控制的。另外還要對(duì)觸摸屏，觸摸屏控制器和平板顯示器施加電壓。因此，在有源矩陣平板顯示器和電阻觸摸屏控制器的操作之間存在相似性。
按照本發(fā)明，觸摸屏控制器的一或多個(gè)部件和有源矩陣平板顯示器的晶體管開(kāi)關(guān)矩陣被集成在同一個(gè)襯底上。
圖5a和5b表示按照本發(fā)明的具有一個(gè)集成觸摸屏和觸摸屏控制部件的一種顯示器。統(tǒng)一用100表示的一個(gè)電致發(fā)光顯示器包括一個(gè)襯底102，它具有一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)矩陣層74和一個(gè)發(fā)光層78，發(fā)光層包含形成在襯底一面上通過(guò)襯底發(fā)光的一個(gè)電致發(fā)光顯示器的材料，形成在襯底102另一面上的觸摸屏的觸摸敏感元件14，以及一條柔性電纜104，它能夠用來(lái)將電致發(fā)光顯示器100連接到由Feldman等人在同日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)09/855,449號(hào)所公開(kāi)的外部電子設(shè)備106上。按照本發(fā)明，晶體管開(kāi)關(guān)矩陣層74除了用來(lái)控制電致發(fā)光顯示器外還包含薄膜晶體管76，還能獲得一種完全或局部的電阻式板上觸摸屏控制器112。發(fā)光層78包含設(shè)置在電致發(fā)光顯示器中心部分內(nèi)被稱為電致發(fā)光顯示器的活性區(qū)110的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的電致發(fā)光材料。
襯底102是用諸如玻璃或塑料等透明材料制成的，其厚度足以為晶體管開(kāi)關(guān)矩陣層74，發(fā)光層78和觸摸敏感元件14提供機(jī)械支撐。連接器108將觸摸敏感元件14連接到觸摸屏控制器112，并且被設(shè)置在襯底102的邊沿上。電纜104包含的導(dǎo)體能夠在外部電子設(shè)備106和電致發(fā)光顯示器100之間傳送圖像數(shù)據(jù)，顯示控制信號(hào)，偏置電壓和觸摸屏信號(hào)。在本實(shí)施例中，電纜104中的導(dǎo)體數(shù)量小于上述現(xiàn)有技術(shù)中電纜16(參見(jiàn)圖1a)和電纜80(參見(jiàn)圖3)中所需導(dǎo)體數(shù)量的總和。這種改進(jìn)的顯示器不需要在電纜104內(nèi)部有冗余的導(dǎo)體，并且將部分或全部觸摸屏控制器功能集成在顯示器本身之內(nèi)。這樣就能減少系統(tǒng)中使用稀有材料的數(shù)量，從而降低系統(tǒng)成本，制造成本，以及系統(tǒng)集成的復(fù)雜性。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制，可以在觸摸屏控制器112內(nèi)部實(shí)現(xiàn)一定數(shù)量的觸摸屏控制器功能。以下考慮有三種實(shí)施例。
圖6表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，觸摸屏控制器112包括一個(gè)可選的時(shí)鐘分頻器電路126，一個(gè)電壓施加電路34，和一個(gè)多路復(fù)用電路38。觸摸檢測(cè)電路是由外部電子設(shè)備(參見(jiàn)圖5a)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。施加到觸摸屏控制器112上的電壓120和122是由用于普通圖像顯示功能的電壓獲得的。當(dāng)受到觸摸時(shí)將檢測(cè)到的電壓變化及其電阻通過(guò)電纜104傳送到用于(X，Y)坐標(biāo)提取的一個(gè)外部控制器。
時(shí)鐘分頻器電路126將輸入時(shí)鐘脈沖串124分頻成低頻。這種輸入時(shí)鐘脈沖串124一般是由為控制圖像顯示所需的時(shí)鐘例如是象素時(shí)鐘提取的?；蛘呤强梢詫⑺酵?HSYNC)或垂直同步(VSYNC)脈沖用做輸入時(shí)鐘，因?yàn)檫@些信號(hào)是周期性的。這些同步信號(hào)和大多數(shù)規(guī)則的時(shí)鐘信號(hào)一樣往往不具有50％的占空周期?？梢杂梅诸l器由這些同步信號(hào)產(chǎn)生50％的占空周期，例如是時(shí)鐘分頻器電路126。象素時(shí)鐘往往比這三個(gè)信號(hào)要快，其次是HSYNC，然后是VSYNC。對(duì)于VGA分辨率的平板顯示器和60Hz幀刷新速率，象素時(shí)鐘大約是30MHz(假設(shè)每一時(shí)鐘周期傳送一個(gè)象素)，HSYNC大約是30KHz，而VSYNC是60Hz。為了縮小時(shí)鐘分頻器電路126的尺寸，可以選擇最接近觸摸屏控制器所需頻率的信號(hào)。
電壓施加電路34的輸出連接到多路復(fù)用電路38。多路復(fù)用電路38包括的電路可以向觸摸敏感元件14內(nèi)部適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體元件傳遞適當(dāng)?shù)碾妷?，并且向其他處理電路傳遞觸摸坐標(biāo)電壓。多路復(fù)用電路38的具體電路要針對(duì)觸摸屏的類型(4-線或5-線)來(lái)實(shí)施。以下是多路復(fù)用電路38的具體實(shí)施例。
觸摸屏控制器電路112的這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是將觸摸屏控制器電路的一部分放在顯示器本身上，吸取了圖像顯示器制造工藝中現(xiàn)有的薄膜晶體管平板印刷術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏控制器電路112比較簡(jiǎn)單且尺寸小，并且利用了圖像顯示控制和偏置所需的各種信號(hào)，不需要象用于普通4-線觸摸屏控制器的電纜104那樣所需的四個(gè)導(dǎo)體當(dāng)中的兩個(gè)導(dǎo)體。觸摸屏控制器電路112利用了圖像顯示控制和偏置所需的各種信號(hào)，不需要象用于普通5-線觸摸屏控制器的電纜104那樣所需的五個(gè)導(dǎo)體當(dāng)中的四個(gè)導(dǎo)體。在一個(gè)印刷電路板上設(shè)置的晶體管敏感和區(qū)域敏感觸摸檢測(cè)電路36(參見(jiàn)圖1a)越多，常規(guī)制造工藝對(duì)這種電路就越有效。
圖7表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，觸摸屏控制器電路112包括一個(gè)可選擇的時(shí)鐘分頻器電路126，一個(gè)電壓施加電路34，一個(gè)多路復(fù)用電路38，一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)40，和一個(gè)數(shù)字接口電路128。時(shí)鐘分頻器電路126，電壓施加電路34以及多路復(fù)用電路38和參照?qǐng)D6所述的實(shí)施例中相同。在圖7所示的實(shí)施例中，多路復(fù)用電路38將觸摸電壓輸出傳遞給模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)40，將觸摸檢測(cè)元件測(cè)得的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。數(shù)字電壓通過(guò)數(shù)字接口電路128穿越電纜104內(nèi)部的一或多個(gè)導(dǎo)體被發(fā)送給外部電子設(shè)備106(參見(jiàn)圖5a)的一個(gè)計(jì)算電路42(參見(jiàn)圖2)。將數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)觸摸坐標(biāo)。
數(shù)字接口電路128可以串行或并行地發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。由于人的觸覺(jué)響應(yīng)時(shí)間往往比顯示象素時(shí)鐘要慢，數(shù)字觸摸數(shù)據(jù)的傳輸通常是串行執(zhí)行的，減緩了數(shù)據(jù)速率，但是省去了并行傳輸所需的一或多個(gè)導(dǎo)體。數(shù)字接口電路128一般是和一個(gè)已知的時(shí)鐘例如是象素時(shí)鐘同步的。這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是在通過(guò)電纜104傳輸?shù)接∷㈦娐钒迳系耐獠侩娮釉O(shè)備之前將測(cè)得的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。這樣就能明顯改善被測(cè)電壓的噪聲免疫性，能夠更精確地計(jì)算出觸摸位置。
圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，觸摸屏控制器電路112包括一個(gè)可選擇的時(shí)鐘分頻器電路126，一個(gè)電壓施加電路34，一個(gè)多路復(fù)用電路38，一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)40，一個(gè)計(jì)算電路42，和一個(gè)數(shù)字接口電路128。時(shí)鐘分頻器電路126，電壓施加電路34，多路復(fù)用電路38，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)40，和數(shù)字接口電路128的操作和上文中參照?qǐng)D7所述的情況相同。在本實(shí)施例中，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器40的輸出被傳遞到計(jì)算電路42的輸入。計(jì)算電路42能夠計(jì)算出電致發(fā)光顯示器本身上的觸摸屏坐標(biāo)，并且通過(guò)數(shù)字接口電路128將觸摸屏坐標(biāo)發(fā)送給外部電子設(shè)備106(參見(jiàn)圖5a)。這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是在電致發(fā)光顯示器100本身上產(chǎn)生觸摸屏坐標(biāo)。這樣就能在一個(gè)器件中包含完整的觸摸屏功能，通過(guò)改善電路功能的劃分來(lái)改善相同設(shè)計(jì)。在由于電子觸摸屏操作的外部電子設(shè)備106(參見(jiàn)圖5a)中不需要額外的電路，這樣就能使包含電致發(fā)光顯示器100的系統(tǒng)提前投入市場(chǎng)。
圖9表示現(xiàn)有技術(shù)的4-線電阻觸摸屏的電氣結(jié)構(gòu)。下電路層20包含排列在一個(gè)方向上的兩個(gè)平行金屬棒50和51，以及在金屬棒50和51之間延伸的一個(gè)電阻ITO涂層54。上電路層26包含與金屬棒50和51垂直的兩個(gè)金屬棒52和53。下電路層20和上電路層26被一個(gè)包含墊片點(diǎn)矩陣的柔性墊片層22隔開(kāi)(參見(jiàn)圖1b)。為了檢測(cè)觸摸，一個(gè)外部觸摸屏控制器在兩個(gè)平行金屬棒之間施加一個(gè)電壓，在介于其間的電阻ITO涂層中形成一個(gè)電壓梯度。然后用另外兩個(gè)平行金屬棒作為電壓探針點(diǎn)。在發(fā)生觸摸時(shí)，兩個(gè)電阻ITO涂層54和56在觸摸點(diǎn)上被短路。第一電阻ITO涂層上這一點(diǎn)的電壓被傳遞到第二電阻ITO涂層。在另一組平行金屬棒之間形成一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓，并且通過(guò)電纜16的導(dǎo)體傳遞到外部觸摸屏控制器18內(nèi)部的觸摸檢測(cè)電路36，參見(jiàn)圖1。觸摸檢測(cè)電路36(參見(jiàn)圖1)監(jiān)測(cè)從觸摸屏上讀出的電壓，確定觸摸的執(zhí)行時(shí)間，并且計(jì)算出跨越前兩個(gè)平行金屬棒的電壓的(X，Y)坐標(biāo)。為了測(cè)量X坐標(biāo)，對(duì)平行金屬棒52和53施加一個(gè)電壓梯度。為了測(cè)量Y坐標(biāo)，對(duì)平行金屬棒50和51施加一個(gè)電壓梯度。
改進(jìn)的平板顯示器和4-線電阻觸摸屏系統(tǒng)采用單個(gè)襯底容納觸摸敏感元件，發(fā)光材料，一條電纜，和一個(gè)觸摸屏控制器電路。圖10a和b表示這一實(shí)施例。圖5a中所示的觸摸敏感元件14在圖10a和10b的實(shí)施例中構(gòu)成一個(gè)4-線電阻觸摸屏，并且被放置在襯底102頂上。在襯底102的底上形成具有一個(gè)活性區(qū)110的電致發(fā)光顯示器。構(gòu)成部分或全部電阻觸摸屏控制器的電路112也被形成在襯底102的底面上。電阻觸摸屏元件中的金屬棒50，51，52和53通過(guò)導(dǎo)體108被連接到電阻觸摸屏控制器112。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)限制，一定量的觸摸屏控制器功能可以在觸摸屏控制器112內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，參見(jiàn)圖6，7和8。該電路可用于5-線和4-線觸摸屏。兩種類型觸摸屏的實(shí)施之間的主要差別在于多路復(fù)用電路38的實(shí)施。
圖11表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可用于和4-線觸摸屏連用的電壓施加電路34和多路復(fù)用電路38。電壓施加電路34包含的電路可以選擇向觸摸敏感元件14的電極施加電壓，從而控制被讀出的觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。電壓施加電路34由一個(gè)X/Y坐標(biāo)選擇電路129和一個(gè)反相器130構(gòu)成。X/Y坐標(biāo)選擇電路129通常是一個(gè)觸發(fā)器，能夠在其輸入時(shí)鐘的每一個(gè)周期中被觸發(fā)。在觸發(fā)器處在低狀態(tài)時(shí)測(cè)量X坐標(biāo)。在觸發(fā)器處于高狀態(tài)時(shí)測(cè)量Y坐標(biāo)。用一個(gè)反相器產(chǎn)生反相的觸發(fā)器輸出。
多路復(fù)用電路38包含四個(gè)模擬三態(tài)緩沖器134，136，138和140，以及兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)142和144。各三態(tài)緩沖器在啟動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)其輸入電壓施加到對(duì)應(yīng)的金屬棒，并且在禁止時(shí)阻止傳送電壓。對(duì)于本文中的實(shí)施例，三態(tài)緩沖器啟動(dòng)輸入的邏輯高能夠使輸入電壓傳遞到輸出，而邏輯低禁止輸入電壓傳遞到輸出。各電子開(kāi)關(guān)根據(jù)其電壓選擇信號(hào)的低電平將兩個(gè)輸入電壓之一傳遞到它的輸出。對(duì)于本文中的實(shí)施例，電壓選擇信號(hào)的邏輯高將上輸入電壓傳遞到電子開(kāi)關(guān)的輸出，如圖11所示。電壓選擇信號(hào)的邏輯低將下輸入電壓傳遞到電子開(kāi)關(guān)的輸出。
參見(jiàn)圖10a和11，當(dāng)X/Y坐標(biāo)選擇電路129處在邏輯高時(shí)，三態(tài)緩沖器134和138被啟動(dòng)，而三態(tài)緩沖器136和140被禁止。這樣，電壓120就被施加在金屬棒50上，而電壓122被施加在金屬棒51上。金屬棒52和53不會(huì)受到電壓120或122的驅(qū)動(dòng)。這樣就能跨越著電阻ITO涂層54形成一個(gè)電壓梯度，能夠檢測(cè)出Y方向上的觸摸。在發(fā)生觸摸時(shí)，與觸摸位置的Y坐標(biāo)成正比的一個(gè)電壓被傳遞到上電路層26中的電阻ITO涂層56。這樣，電壓就能傳遞到金屬棒52和53。然后由電子開(kāi)關(guān)142和144將這些電壓傳送到一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)或者是電纜(未示出)內(nèi)的導(dǎo)體。用這些電壓就能計(jì)算出觸摸位置的Y坐標(biāo)。
當(dāng)X/Y坐標(biāo)選擇電路129處在邏輯低時(shí)，三態(tài)緩沖器136和140被啟動(dòng)，而三態(tài)緩沖器134和138被禁止。這樣，電壓120就被施加在金屬棒52上，而電壓122被施加在金屬棒53上。金屬棒50和51不會(huì)受到電壓120或122的驅(qū)動(dòng)。這樣就能跨越著電阻ITO涂層56形成一個(gè)電壓梯度，能夠檢測(cè)出X方向上的觸摸。在發(fā)生觸摸時(shí)，與觸摸位置的X坐標(biāo)成正比的一個(gè)電壓被傳遞到下電路層20中的電阻ITO涂層54。這樣，電壓就能傳遞到金屬棒50和51。然后由電子開(kāi)關(guān)142和144將這些電壓傳送到一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)或者是電纜(未示出)內(nèi)的導(dǎo)體。用這些電壓就能計(jì)算出觸摸位置的X坐標(biāo)。
圖12表示現(xiàn)有技術(shù)5-線電阻觸摸屏的電路結(jié)構(gòu)。下電路層20包含位于各角上的四個(gè)金屬電極60，61，62和63，它們連接到一個(gè)電阻ITO涂層64。四個(gè)金屬電極60，61，62和63還連接到電纜16的四個(gè)導(dǎo)體。下電路層中還有一個(gè)金屬電極66連接到電纜16的導(dǎo)體。上電路層26包含連接到一個(gè)透明金屬導(dǎo)電區(qū)68上的一個(gè)金屬電極65。一個(gè)柔性墊片層(未示出)將下電路層20和上電路層26隔開(kāi)。在制造時(shí)將金屬觸點(diǎn)65和66電連接到一起，在透明金屬導(dǎo)電區(qū)68上向電纜16傳遞電壓。為了檢測(cè)觸摸，由一個(gè)外部觸摸屏控制器(未示出)向四個(gè)金屬電極60，61，62和63施加電壓，在介于其間的電阻ITO涂層64中形成電壓梯度。正常時(shí)，四個(gè)金屬電極當(dāng)中的兩個(gè)始終承受恒定的電壓。保持恒定電壓的兩個(gè)金屬電極通常是彼此對(duì)稱的，例如金屬電極60的恒定電壓是5V，而金屬電極63的恒定電壓是0V。然后根據(jù)施加到兩個(gè)金屬電極61和62上的電壓測(cè)量坐標(biāo)。將第五金屬電極65用做一個(gè)電壓探針點(diǎn)。在發(fā)生觸摸時(shí)，電阻ITO涂層64和透明金屬導(dǎo)電區(qū)68在接觸點(diǎn)上被短路。電阻ITO涂層上該點(diǎn)的電壓通過(guò)電纜16中的連接器被傳遞到透明金屬導(dǎo)電區(qū)68，連接的金屬電極65，以及外部觸摸屏控制器18(參見(jiàn)圖1a)內(nèi)部的觸摸檢測(cè)電路36(參見(jiàn)圖1a)。觸摸檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)從觸摸屏讀出的電壓，確定執(zhí)行觸摸的時(shí)間，并且計(jì)算出觸摸點(diǎn)的(X，Y)坐標(biāo)。
為了測(cè)量X坐標(biāo)，在X方向上跨越電阻ITO涂層64設(shè)置一個(gè)電壓梯度。為此可以對(duì)金屬電極62施加5V，而對(duì)金屬電極61施加0V。為了測(cè)量Y坐標(biāo)，可以對(duì)金屬電極61施加5V，而對(duì)金屬電極62施加0V。
對(duì)于4-線觸摸屏，一定量的觸摸屏控制器功能可以在位于襯底的電致發(fā)光顯示器一側(cè)上的觸摸屏控制器112內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，參見(jiàn)圖6，7和8。多路復(fù)用電路38與5-線觸摸屏控制器有明顯的不同。
圖14表示表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可用于和5-線觸摸屏連用的電壓施加電路34和多路復(fù)用電路38。對(duì)于本實(shí)施例，電壓施加電路34包含一個(gè)X/Y坐標(biāo)選擇電路129，不需要4-線實(shí)施例中所需的反相器。然而，電壓施加電路34的操作與參照?qǐng)D11所述的4-線實(shí)施例是等效的。
參見(jiàn)圖14，多路復(fù)用電路38由兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)148和150構(gòu)成，由它們確定傳送給金屬電極61和62的電壓。金屬電極60被設(shè)置在電壓120，而金屬電極63被設(shè)置在電壓122。
當(dāng)X/Y坐標(biāo)選擇電路129處在邏輯高時(shí)，電子開(kāi)關(guān)148處在金屬電極60上的電壓120，而電子開(kāi)關(guān)150處在金屬電極63上的電壓122。在Y方向上跨越著電阻ITO涂層54形成一個(gè)電壓梯度。當(dāng)X/Y坐標(biāo)選擇電路129處在邏輯低時(shí)，電子開(kāi)關(guān)148處在金屬電極61上的電壓122，而電子開(kāi)關(guān)150處在金屬電極63上的電壓120。在X方向上跨越著電阻ITO涂層54形成一個(gè)電壓梯度。金屬電極65始終通過(guò)多路復(fù)用電路連接到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器40(未示出)或者是電纜104(未示出)內(nèi)的導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種帶集成觸摸屏的有機(jī)電致發(fā)光顯示器，包括a)具有兩個(gè)面的一個(gè)透明襯底；b)一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)矩陣和一個(gè)發(fā)光層，形成設(shè)置在襯底一面上的一個(gè)有源矩陣電致發(fā)光顯示器，用于透過(guò)襯底發(fā)光；c)設(shè)置在襯底另外一面上的觸摸屏的觸摸檢測(cè)元件；d)設(shè)置在襯底一面上的觸摸屏控制器部件；以及e)一個(gè)電連接器，用來(lái)將襯底一面上的觸摸屏控制器部件連接到襯底另外一面上的觸摸屏元件。
2.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征在于電致發(fā)光顯示器是一種有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)。
3.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征在于觸摸屏是一種電阻觸摸屏，而觸摸屏控制器是一種電阻觸摸屏控制器。
4.按照權(quán)利要求3的顯示器，其特征在于電阻觸摸屏是4-線式。
5.按照權(quán)利要求3的顯示器，其特征在于電阻觸摸屏是5-線式。
6.按照權(quán)利要求3的顯示器，其特征在于觸摸屏控制器響應(yīng)控制信號(hào)而控制電致發(fā)光顯示器。
7.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征在于電連接器所含的導(dǎo)體比觸摸屏控制器裝在有機(jī)電致發(fā)光顯示器外部時(shí)所需的數(shù)量要少。
8.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征在于襯底是玻璃。
9.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征在于襯底是塑料。
10.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征是位于襯底一面上的觸摸屏的部件包括a)電壓施加電路，根據(jù)出現(xiàn)的信號(hào)而控制發(fā)光元件，以及b)多路復(fù)用電路，用來(lái)選擇施加到觸摸敏感元件的電壓，并且以模擬形式將測(cè)得的電壓梯度傳送到電連接器由外部控制器來(lái)計(jì)算。
11.按照權(quán)利要求10的顯示器，其特征是位于襯底一面上的觸摸屏的部件進(jìn)一步包括一個(gè)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將測(cè)得的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式以便通過(guò)電連接器傳送，供外部控制器來(lái)計(jì)算。
12.按照權(quán)利要求11的顯示器，其特征是位于襯底一面上的觸摸屏的部件進(jìn)一步包括一個(gè)用于計(jì)算觸摸坐標(biāo)的計(jì)算電路。
13.按照權(quán)利要求1的顯示器，其特征是進(jìn)一步包括用來(lái)產(chǎn)生周期性信號(hào)的裝置，用該信號(hào)同步電致發(fā)光顯示器的操作和觸摸屏控制器。
14.按照權(quán)利要求13的顯示器，其特征是周期性信號(hào)是一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。
15.按照權(quán)利要求14的顯示器，其特征是時(shí)鐘信號(hào)是一個(gè)象素時(shí)鐘。
16.按照權(quán)利要求13的顯示器，其特征是進(jìn)一步包括設(shè)在觸摸屏控制器中的一個(gè)分頻器電路，用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)較低的周期性頻率信號(hào)，使觸摸屏控制器同步。
17.按照權(quán)利要求13的顯示器，其特征是周期性信號(hào)是一個(gè)水平同步信號(hào)。
18.按照權(quán)利要求13的顯示器，其特征是周期性信號(hào)是一個(gè)垂直同步信號(hào)。
全文摘要
一種帶集成觸摸屏的有機(jī)電致發(fā)光顯示器包括:具有兩個(gè)面的一個(gè)透明襯底;一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)矩陣和一個(gè)發(fā)光層,形成設(shè)置在襯底一面上的一個(gè)有源矩陣電致發(fā)光顯示器,用于透過(guò)襯底發(fā)光;設(shè)置在襯底另外一面上的觸摸屏的觸摸檢測(cè)元件;設(shè)置在襯底一面上的觸摸屏控制器部件;以及一個(gè)電連接器,用來(lái)將襯底一面上的觸摸屏控制器部件連接到襯底另外一面上的觸摸屏元件。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1385814SQ0211936
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2002年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
發(fā)明者R·D·菲爾德曼 申請(qǐng)人:伊斯曼柯達(dá)公司