專利名稱：觸摸屏液晶顯示器的制作方法
觸摸屏液晶顯示器 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求下列申請(qǐng)中的每一項(xiàng)的優(yōu)先權(quán)，其中這些申請(qǐng)?jiān)谶@里
全部引入作為參考
2006年6月9日提交的臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)60/804，361;
2007年1月8日提交的臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)60/883,879;
同時(shí)提交的名為"Touch Screen Liquid Crystal Display"的美國(guó) 專利申請(qǐng)11/760,036 (律師案巻號(hào)119-0107US1);
同時(shí)提交的名為"Touch Screen Liquid Crystal Display"的美國(guó) 專利申請(qǐng)11/760,049 (律師案巻號(hào)119-0107US2);
同時(shí)提交的名為"Touch Screen Liquid Crystal Display"的美國(guó) 專利申請(qǐng)11/760,060 (律師案巻號(hào)119-0107US3);以及
同時(shí)提交的名為"Touch Screen Liquid Crystal Display，，的美國(guó) 專利申請(qǐng)11/760,080 (律師案巻號(hào)119-0107US4)。
本申請(qǐng)涉及下列申請(qǐng)，其中這些申請(qǐng)?jiān)谶@里全部引入作為參考
2006年3月3日提交的名為"Multi-functional Hand-Held Device"的美國(guó)專利申請(qǐng)11/367,749;
2004年5月6日提交的名為"Multipoint Touch Screen"的美國(guó)專 利申請(qǐng)11/840,862;
2006年5月 2 日提交的名為"Multipoint Touch Screen Controller"的美國(guó)專利申請(qǐng)11/381 ，313;
2006年3月3日提交的名為"Multi-functional Hand-held Device" 的美國(guó)專利申請(qǐng)11/367,749;
2007年1月3日提交的名為"Double-Sided Touch Sensitive Panel with ITO Metal Electrodes"的美國(guó)專利申請(qǐng)11/650,049 。
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背景技術(shù)：
現(xiàn)今存在著多種類型的手持電子設(shè)備，其中每一種設(shè)備都利用了
某種用戶界面。用戶界面可以包括采用了諸如液晶顯示器(LCD)之 類的顯示器形式的輸出設(shè)備，以及一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備，其中該輸入 設(shè)備既可以采用機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)(例如開關(guān)、按鈕、按鍵、撥號(hào)盤、操 縱桿、手柄)，也可以采用電子方式激活(例如觸摸板或觸摸屏)。 顯示器可以被配置成呈現(xiàn)視覺信息，例如文本、多媒體數(shù)據(jù)和圖形， 而輸入設(shè)備則可以被配置成執(zhí)行操作，例如發(fā)布命令、做出選擇或是 移動(dòng)電子設(shè)備中的光標(biāo)或選擇器。
近來(lái)，正在進(jìn)行的工作是將各種設(shè)備集成在單個(gè)手持設(shè)備中。由 此進(jìn)一步嘗試將眾多用戶界面模型和設(shè)備集成在單個(gè)單元中。出于實(shí) 踐和審美方面的原因，在此類系統(tǒng)中可以使用觸摸屏。此外，具有多 點(diǎn)觸摸能力的觸摸屏還可以為此類設(shè)備提供多種優(yōu)點(diǎn)。
迄今為止業(yè)已認(rèn)定的是，無(wú)論觸摸屏是單點(diǎn)觸摸還是多點(diǎn)觸摸 的，這些觸摸屏都可以通過(guò)制作傳統(tǒng)LCD屏幕以及在該屏幕前部布 置基本透明的觸摸感測(cè)設(shè)備來(lái)生產(chǎn)。但是，這樣做將會(huì)招致包括制造 成本很高在內(nèi)的諸多缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在這里提供了 一種集成液晶顯示器觸 摸屏。該觸摸屏可以包括多個(gè)層，其中所述多個(gè)層包括第一偏振器、 具有在其上形成的顯示器控制電路的第一基底(例如TFT板或陣列 板)、與第一基底相鄰的第二基底(例如濾色板)、以及第二偏振器。 該觸摸屏還可以包括一個(gè)或多個(gè)觸摸感測(cè)部件，其中至少一個(gè)觸摸感 測(cè)部件可以被布置在基底之間。此外，在偏振器之間但卻不是在基底 之間還可以具有附加的觸摸感測(cè)部件。
基底之間的觸摸感測(cè)部件可以包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，其中所述 觸摸驅(qū)動(dòng)電極例如可以在第二基底上形成。這些電極可以是在濾色器 之上圖案化的氧化銦錫(ITO)。作為替換，濾色器也可以在觸摸驅(qū)
ii動(dòng)電極之上形成。這些電極還可以被配置成充當(dāng)顯示器的VCOM。此 外也可以提供多個(gè)不在基底之間的觸摸傳感電極，其中所述電極例如 可以在第二基底或是第二偏振器上提供?；字g的觸摸感測(cè)部件還 可以包括被分段成多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極的導(dǎo)電黑底或是布置在黑底之 后的多個(gè)金屬觸摸驅(qū)動(dòng)電極，其中所述黑底可以是聚合物黑底?；?之間的觸摸感測(cè)部件還可以包括沉積在第一基底上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極， 其中在某些實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電極還可以用于顯示器像素驅(qū)動(dòng)器或 者用于顯示器像素存儲(chǔ)電容器的電極。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供的是一種并入集成LCD觸摸屏的電子 設(shè)備。該電子設(shè)備可以采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī) 的形成。此外，該電子設(shè)備也可以采用手持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、 媒體播放器以及移動(dòng)電話的形式。在某些實(shí)施例中， 一個(gè)設(shè)備可以包 括一個(gè)或多個(gè)前述設(shè)備，例如移動(dòng)電話和媒體播放器。


通過(guò)參考結(jié)合附圖的后續(xù)描述，可以最大限度地理解本發(fā)明，在 附圖中
圖1例示了一個(gè)多點(diǎn)感測(cè)裝置。
圖2例示了多點(diǎn)感測(cè)系統(tǒng)上的多個(gè)接觸印跡(contact patch )。
圖3例示了互電容電路的簡(jiǎn)化示意圖。
圖4例示了用于操作多點(diǎn)感測(cè)裝置的處理。
圖5例示了 LTPS半透式反射(transflective )子像素的代表性布局。
圖6例示了從頂部和側(cè)面觀察的LTPS的簡(jiǎn)化模型。 圖7例示了子像素的電路圖，并且示出了各元件是在哪些玻璃基 底上制作的。
圖8例示了制造LCD的基本工藝流程。 圖9例示了已完成的小尺寸LCD才莫塊。
圖IO例示了具有分開的觸摸驅(qū)動(dòng)器和LCD驅(qū)動(dòng)器芯片的觸摸屏LCD的框圖。
圖11例示了具有集成LCD和觸摸驅(qū)動(dòng)器芯片的觸摸屏LCD的框圖。
圖12例示了觸摸屏LCD的基礎(chǔ)疊層(stackup)。
圖13例示了觸摸屏LCD的一個(gè)替換實(shí)施例。
圖14例示了一個(gè)電極圖案。
圖15例示了觸摸屏LCD的疊層圖實(shí)施例。
圖16例示了圖15所示的觸摸屏LCD的觸摸像素電路。
圖17例示了被塑料蓋保護(hù)的觸摸感測(cè)層。
圖18例示了觸摸屏某個(gè)區(qū)域的輸出列以及一組相交連的輸出柵極。
圖19例示了觸摸屏LCD的觸摸像素的布局。
圖20例示了觸摸屏LCD的一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。
圖21例示了觸摸傳感器陣列。
圖22用電纜布線(cabling)及子系統(tǒng)放置的頂^見圖和側(cè)視圖例 示了概念A(yù)和B的物理實(shí)現(xiàn)。
圖23例示了一個(gè)示出了底部玻璃元件的可能架構(gòu)的高級(jí)框圖。 圖24例示了伸長(zhǎng)的導(dǎo)電點(diǎn)。
圖25例示了觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器集成電路的高級(jí)框圖。 圖26例示了與這里描述的各種LCD實(shí)施例結(jié)合使用的柔性印刷電路。
圖27例示了用于同時(shí)執(zhí)行的顯示更新和觸摸掃描的處理。 圖28例示了開電VcsT觸摸驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)。 圖29例示了驅(qū)動(dòng)-VcsT觸:^莫驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)。
圖30例示了在將觸摸驅(qū)動(dòng)用于觸摸感測(cè)和LCD VcoM調(diào)制兩者 的情形下的電模型。
圖31例示了將VsTM通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)連接到兩側(cè)的Cst線。
圖32例示了觸摸屏LCD的制造工藝流程。
圖33例示了使用VcoM的單線反轉(zhuǎn)(one line inversion )作為觸
13摸激勵(lì)信號(hào)。
圖34例示了觸摸屏LCD的替換實(shí)施例的疊層圖。
圖35例示了觸摸屏LCD的制造工藝流程。
圖36例示了用導(dǎo)電黑底(black matrix )替換觸摸驅(qū)動(dòng)層的實(shí)施例。
圖37例示了觸摸屏LCD的實(shí)施例的電路圖。
圖38例示了觸摸屏LCD的疊層圖。
圖39例示了觸摸屏LCD的顯示器像素的逐行更新。
圖40例示了用于觸摸屏LCD中的一組觸敏顯示行的觸摸感測(cè)處理。
圖41例示了為位于觸摸屏LCD的不同區(qū)域中的三個(gè)像素檢測(cè)觸 摸活動(dòng)的處理。
圖42例示了觸摸屏LCD的另 一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
圖43例示了圖42所示實(shí)施例的疊層圖。
圖44例示了用導(dǎo)電黑底來(lái)替換觸摸傳感層的實(shí)施例。
圖45例示了觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。
圖46例示了圖55所示實(shí)施例的頂視圖。
圖47例示了觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例。
圖48例示了圖47的實(shí)施例的等效電路。
圖49例示了可以用于圖47 48的實(shí)施例的觸摸感測(cè)處理的波形。
圖50例示了圖47的實(shí)施例的觸摸屏集成的其他方面。
圖51例示了觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例。
圖52例示了可以用于圖51和53實(shí)施例的觸摸感測(cè)處理的波形。
圖53例示了圖51實(shí)施例的等效電路。
圖54例示了用于圖51實(shí)施例的觸摸屏集成的其他方面。
圖55例示了觸摸屏LCD的疊層圖。
圖56例示了更新觸摸屏LCD的處理。
圖57例示了用于觸摸屏LCD實(shí)施例的疊層圖。
圖58例示了用于觸摸屏LCD實(shí)施例的疊層圖。圖59例示了被分成了可以獨(dú)立更新或是實(shí)施觸摸掃描的三個(gè)區(qū) 域的示例性LCD顯示器。
圖60例示了具有三個(gè)區(qū)域的觸摸屏LCD的更新和觸摸掃描處理。
圖61例示了觸摸屏LCD的電極布局。 圖62例示了觸摸屏LCD的電路元件。 圖63例示了觸摸屏LCD的更新裝置的快照。 圖64例示了如何將ITO中的金屬線和間隙完全或者部分隱藏在 黑底后面。
圖65例示了觸摸屏LCD的疊層圖。
圖66例示了被分段成三個(gè)區(qū)域的觸摸屏LCD。
圖67例示了用于在觸摸屏LCD中執(zhí)行顯示更新和觸摸掃描的處理。
圖68例示了將觸摸屏LCD分段成三個(gè)區(qū)域的接線及ITO布局。 圖69例示了包含保護(hù)跡線的觸摸屏LCD的某一區(qū)域的頂視圖和 截面圖。
圖70例示了不包含保護(hù)跡線的觸摸屏LCD的某一 區(qū)域的頂視圖 和截面圖。
圖71例示了包含了六個(gè)觸摸像素及其信號(hào)接線的示例性顯示區(qū)域。
圖72例示了用于觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。
圖73例示了用于觸摸屏LCD的另 一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。
圖74例示了突顯了用于觸摸屏LCD的VcoM信號(hào)耦合的電路圖。
圖75例示了一個(gè)示例性顯示器。
圖76例示了用于觸摸屏LCD的可能掃描圖案。
圖77例示了用于圖79實(shí)施例的電路圖。
圖78例示了分段ITO層。
圖79例示了用于觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。 圖80例示了用于圖79實(shí)施例的組合的接線和疊層圖。
15圖81例示了圖79實(shí)施例的物理實(shí)現(xiàn)方式。
圖82例示了平面轉(zhuǎn)換型的LCD單元。
圖83例示了用于平面轉(zhuǎn)換型LCD單元的電極組織。
圖84例示了用于基于IPS的觸摸屏LCD的實(shí)施例的電路圖。
圖85例示了與圖84相對(duì)應(yīng)的疊層圖。
圖86例示了用于基于IPS的觸摸屏LCD的另一個(gè)實(shí)施例的疊層圖。
圖87例示了用于概念F的物理模型，也就是基于IPS的觸摸屏 LCD的實(shí)施例。
圖88例示了與圖87的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的疊層圖。 圖89例示了全玻璃觸摸屏LCD的側(cè)視圖。 圖90例示了包含塑料層的觸摸屏LCD的側(cè)視圖。 圖91例示了具有多個(gè)塑料層的觸摸屏。
圖92例示了具有在兩側(cè)圖案化的PET層并且具有通過(guò)PET層 的連接的觸摸屏。
圖93例示了組合PET/玻璃觸摸屏。 圖94例示了觸摸屏LCD設(shè)備組件。
圖95例示了具有在透明玻璃外殼內(nèi)部圖案化的觸摸層的觸摸屏
LCD。
圖96例示了可以與觸摸屏LCD結(jié)合使用的圖案化PET基底。 圖97例示了與圖96的PET基底粘合的柔性印刷電路。 圖98例示了貼在圖97的組件上的覆蓋物。 圖99例示了玻璃上的電平移動(dòng)器/解碼器芯片的簡(jiǎn)化圖示。 圖100例示了經(jīng)修改的觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器以及外圍晶體管電路。 圖101例示了完全集成的觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化框圖。 圖102例示了觸4莫屏LCD的應(yīng)用。 圖103例示了并入了觸摸屏的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖。 圖104例示了可以與根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏LCD結(jié)合使用的各種 電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的形狀因素。
16圖105例示了通過(guò)連接來(lái)形成多個(gè)觸摸傳感列的IPS LCD子像素。
圖106例示了通過(guò)連接來(lái)形成多個(gè)觸摸傳感行的IPS LCD子像素。
圖107例示了集成了觸摸感測(cè)處理的IPSLCD。
具體實(shí)施例方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲得和使用本發(fā)明，現(xiàn)給出如下描述， 該描述是在特定應(yīng)用及其需求的上下文中提供的。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，針對(duì)所公開實(shí)施例的各種修改都是顯而易見的，此外，這里定 義的一般原理也可以應(yīng)用于其他實(shí)施例和應(yīng)用，而不會(huì)脫離本發(fā)明的 精神和范圍。由此，本發(fā)明并不局限于所示實(shí)施例，相反，它依照的 是與權(quán)利要求相符合的最廣闊的范圍。
1. LCD和觸摸感測(cè)的背景
在這里公開的是將觸摸感測(cè)技術(shù)集成在液晶顯示器中的技術(shù)。 正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的那樣，LCD包括多個(gè)層，其中最 基本的是頂部玻璃、液晶和底部玻璃。頂部和底部玻璃可以圖案化， 以便提供包含了特定顯示器像素液晶的單元所具有的邊界。頂部和底 部玻璃還可以用不同導(dǎo)電材料層以及薄膜晶體管圖案化，以便能夠通 過(guò)改變液晶單元兩端的電壓來(lái)操縱液晶的方向，由此控制像素顏色和 亮度。
正如作為參考引入的申請(qǐng)中描述的那樣，對(duì)觸摸表面、尤其是具 有多點(diǎn)觸摸能力的透明觸摸表面來(lái)說(shuō)，該表面可以由一 系列層形成。 這一系列層可以包括至少一個(gè)基底，例如玻璃，并且在該基底上可以 布置多個(gè)觸敏電極。例如，互電容裝置可以包括用玻璃這類非導(dǎo)電層 分開的多個(gè)驅(qū)動(dòng)電極和多個(gè)傳感電極。當(dāng)有導(dǎo)電物體(例如用戶手指) 接近時(shí)，驅(qū)動(dòng)電極與傳感電極之間的電容耦合有可能會(huì)受到影響。這 種電容耦合變化可以用于確定特定觸摸的位置、形狀、大小、運(yùn)動(dòng)、 標(biāo)識(shí)等等。然后，通過(guò)解釋這些參數(shù)，可以控制計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)
17備的操作。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，下述自電容裝置同樣是已知的。
通過(guò)集成LCD和觸摸傳感器的分層結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多種益處。 該集成可以包括組合或交錯(cuò)上述分層結(jié)構(gòu)。此外，該集成還可以包括 省去冗余結(jié)構(gòu)和/或發(fā)現(xiàn)特定層或結(jié)構(gòu)的雙重用途(例如一個(gè)用途為觸 摸功能而另一個(gè)用途為顯示功能)。這樣做可以允許省去某些層，由 此降低觸摸屏LCD的成本和厚度，以及簡(jiǎn)化制造過(guò)程。目前，可能 有多種不同的裝置，并且在這里將會(huì)進(jìn)一步詳細(xì)描述這其中的某些裝
特別地，在下文中將會(huì)論述集成觸摸屏LCD的各個(gè)實(shí)施例。但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)了解，這里關(guān)于附圖給出的詳細(xì)描述是例示性 而不是窮舉性的，而且針對(duì)這些實(shí)施例的眾多變化都是可能的。此夕卜， 雖然所公開的很多實(shí)施例涉及的是具有多點(diǎn)觸摸能力的裝置，但是眾 多教導(dǎo)也可以應(yīng)用于單點(diǎn)觸摸顯示器。
1.1多點(diǎn)觸摸感測(cè)
借助圖1所示的多點(diǎn)觸摸感測(cè)裝置，可以識(shí)別多個(gè)同時(shí)或幾乎同 時(shí)的觸摸事件。多點(diǎn)觸摸感測(cè)裝置100可以檢測(cè)和監(jiān)視在同一時(shí)間、 在接近同一時(shí)間、在不同時(shí)間或是在某個(gè)時(shí)段上在觸敏表面101上出 現(xiàn)的多個(gè)觸摸屬性(包括例如標(biāo)識(shí)、位置、速度、大小、形狀和幅度)。 觸敏表面101可以提供以彼此基本獨(dú)立的方式起作用并且代表了觸敏 表面上的不同點(diǎn)的多個(gè)傳感器點(diǎn)、坐標(biāo)或節(jié)點(diǎn)102。感測(cè)點(diǎn)102可以 位于某個(gè)網(wǎng)格或像素陣列中，其中每個(gè)感測(cè)點(diǎn)都能同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)信 號(hào)。感測(cè)點(diǎn)102可以被認(rèn)為是將觸敏表面101映射到了一個(gè)坐標(biāo)系， 例如笛卡爾或極坐標(biāo)系。
舉例來(lái)說(shuō)，觸敏表面可以采用平板或觸摸屏的形式。為了生產(chǎn)觸 摸屏，可以使用基本透明的導(dǎo)電介質(zhì)，例如氧化銦錫(ITO)。感測(cè) 點(diǎn)102的數(shù)量和配置是可以改變的。通常，感測(cè)點(diǎn)102的數(shù)量取決于 期望分辨率和靈敏度。在觸摸屏應(yīng)用中，感測(cè)點(diǎn)102的數(shù)量還可以取 決于觸摸屏的期望透明度。
通過(guò)使用與下文詳述相類似的多點(diǎn)觸摸感測(cè)裝置，可以使用在多
18點(diǎn)觸摸傳感器101的節(jié)點(diǎn)102上生成的信號(hào)來(lái)產(chǎn)生特定時(shí)間點(diǎn)的觸摸 圖像。例如，與觸敏表面IOI接觸或在其附近的每個(gè)物體(例如手指、 指示筆等等)都可以產(chǎn)生圖2所示的接觸印跡區(qū)域201。每一個(gè)接觸 印跡區(qū)域201都有可能覆蓋若干個(gè)節(jié)點(diǎn)102。被覆蓋的節(jié)點(diǎn)202可以 檢測(cè)到物體，而剩余節(jié)點(diǎn)102則不會(huì)檢測(cè)到物體。由此可以形成觸摸 表面平面的像素化圖《象(pixilated image)(該圖《象可以被稱為觸摸 圖像、多點(diǎn)觸摸圖像或接近度圖像)。每一個(gè)接觸印跡區(qū)域201的信 號(hào)都可以聚集在一起。每一個(gè)接觸印跡區(qū)域201都可以包括以每一個(gè) 點(diǎn)的觸摸量為基礎(chǔ)的高點(diǎn)和低點(diǎn)。接觸印跡區(qū)域201的形狀以及圖像 內(nèi)部的高點(diǎn)和低點(diǎn)可以用于區(qū)分彼此接近的接觸印跡區(qū)域201 。此外， 當(dāng)前圖像還可以與先前圖像相比較，以便確定物體如何隨時(shí)間移動(dòng)， 以及確定據(jù)此在主機(jī)設(shè)備中應(yīng)該執(zhí)行怎樣的對(duì)應(yīng)操作。
有很多種不同的感測(cè)技術(shù)可以與這些感測(cè)裝置結(jié)合使用，其中包 括電阻、電容、光學(xué)感測(cè)裝置等等。在基于電容的感測(cè)裝置中，當(dāng)物 體趨近于觸敏表面101時(shí)，在該物體與接近該物體的感測(cè)點(diǎn)102之間 將會(huì)形成一個(gè)小電容。通過(guò)檢測(cè)這一'卜電容在每個(gè)感測(cè)點(diǎn)102引起的 電容變化，以及通過(guò)記錄感測(cè)點(diǎn)的位置，感測(cè)電路103可以檢測(cè)和監(jiān) 視多個(gè)觸摸活動(dòng)。對(duì)電容感測(cè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它既可以基于自電容，也可 以基于互電容。
在自電容系統(tǒng)中，感測(cè)點(diǎn)"自身"的電容是相對(duì)于諸如地面之類的 某個(gè)基準(zhǔn)測(cè)量的。感測(cè)點(diǎn)102可以是空間分開的電極。這些電極可以 通過(guò)導(dǎo)電跡線105a (驅(qū)動(dòng)線)和105b (傳感線)耦合至驅(qū)動(dòng)電路104 和感測(cè)電路103。在某些自電容實(shí)施例中，與每個(gè)電極相連的單個(gè)導(dǎo) 電跡線可以同時(shí)用作驅(qū)動(dòng)線和傳感線。
在互電容系統(tǒng)中，第一電極與第二電極之間的"相互"電容可被測(cè) 量。在互電容感測(cè)裝置中，這些感測(cè)點(diǎn)可以由形成空間分開的線路的 圖案化導(dǎo)體的交叉來(lái)形成。例如，在第一層可以形成驅(qū)動(dòng)線105a，而 在第二層105b上則可以形成感測(cè)線105b，由此，驅(qū)動(dòng)線和傳感線彼 此會(huì)在感測(cè)點(diǎn)102處交叉或"相交"。不同的層可以是不同基底，同一
19基底的不同側(cè)面，或是具有一定介電分離度的同一基底側(cè)面。由于驅(qū) 動(dòng)線與傳感線之間是分開的，因此，每一個(gè)"相交"處都有可能存在電 容耦合節(jié)點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)線和傳感線的布置是可以改變的。例如，在笛卡爾坐標(biāo)系中 (如圖所示)，驅(qū)動(dòng)線可以形成為水平行，而傳感線可以形成為垂直
列(反之亦然)，于是就可以形成能被認(rèn)為具有不同的x坐標(biāo)和y坐 標(biāo)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。作為替換，在極坐標(biāo)系中，傳感線可以是多個(gè)同心圓， 而驅(qū)動(dòng)線則是徑向延伸的線(反之亦然)，于是就形成能被認(rèn)為具有 不同的徑坐標(biāo)和角坐標(biāo)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。無(wú)論哪一種情況，驅(qū)動(dòng)線105a 都可以與驅(qū)動(dòng)電路104相連，并且感測(cè)線105b可以與感測(cè)電路103 相連。
在操作過(guò)程中，在每一條驅(qū)動(dòng)線105a上都可以施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)(例 如周期性電壓)。在驅(qū)動(dòng)時(shí)，施加于驅(qū)動(dòng)線105a的電荷可以通過(guò)節(jié) 點(diǎn)102電容性地耦合至相交的傳感線105b。這會(huì)引起在傳感線105b 中產(chǎn)生可檢測(cè)、可測(cè)量的電流和/或電壓。對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和在傳感線105b 上出現(xiàn)的信號(hào)來(lái)說(shuō)，它們之間的關(guān)系可以是驅(qū)動(dòng)線和傳感線的電容耦 合的函數(shù)，其中如上所述，該電容耦合有可能受到接近節(jié)點(diǎn)102的物 體的影響。如下文更詳細(xì)描述的那樣，感測(cè)線105b可以由一個(gè)或多 個(gè)電容感測(cè)電路103來(lái)感測(cè)，并且可以確定每一個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電容。
如上所述，每次可以驅(qū)動(dòng)一條驅(qū)動(dòng)線105a，同時(shí)其他驅(qū)動(dòng)線則 被接地?？梢詾槊恳粭l驅(qū)動(dòng)線105a重復(fù)執(zhí)行該處理，直至所有驅(qū)動(dòng) 線已被驅(qū)動(dòng)并且能從感測(cè)的結(jié)果中構(gòu)建(基于電容的)觸摸圖像為止。 一旦所有線路105a都已被驅(qū)動(dòng)，則可以重復(fù)執(zhí)行該序列，以便構(gòu)建 一系列觸摸圖像。但是，如2007年1月3日提交的名為"Simultaneous Sensing Arrangement"的美國(guó)專利申請(qǐng)11/619,466所述，在本發(fā)明的 某些實(shí)施例中也可以基本同時(shí)或幾乎同時(shí)地驅(qū)動(dòng)多條驅(qū)動(dòng)線。
圖3例示了與上述裝置相對(duì)應(yīng)的互電容電路300的簡(jiǎn)化示意圖。 互電容電路300可以包括驅(qū)動(dòng)線105a和傳感線105b，這些線可以是 空間分開的，由此形成電容耦合節(jié)點(diǎn)102。驅(qū)動(dòng)線105a可以電(即，導(dǎo)電地)耦合到電壓源310所代表的驅(qū)動(dòng)電路104。傳感線105b可以 電耦合到電容感測(cè)電路803。在某些情況下，驅(qū)動(dòng)線105a和傳感線 105b均有可能包括些許寄生電容302。
如上所述，如果在驅(qū)動(dòng)線105a和感測(cè)線105b相交處附近沒有導(dǎo) 電物體，那么節(jié)點(diǎn)102處的電容耦合可以保持相當(dāng)穩(wěn)定。但如果在節(jié) 點(diǎn)102附近出現(xiàn)導(dǎo)電物體(例如用戶手指、指示筆等等)，那么電容 耦合(即局部系(local system )的電容)將會(huì)改變。電容耦合的這種 變化將會(huì)改變傳感線105b攜有的電流(和/或電壓)。電容感測(cè)電路 103可以記錄這個(gè)電容變化以及節(jié)點(diǎn)102的位置，并將該信息按某種 形式報(bào)告給處理器106 (圖1)。
參考圖1,感測(cè)電路103可以從觸摸表面IOI獲取數(shù)據(jù)，并且將 所獲取的數(shù)據(jù)提供給處理器106。在某些實(shí)施例中，感測(cè)電路103可 以被配置成向處理器106發(fā)送原始數(shù)據(jù)(例如與每一個(gè)傳感點(diǎn)102相 對(duì)應(yīng)的電容陣列值)。在其他實(shí)施例中，感測(cè)電路103可以被配置成 自己處理原始數(shù)據(jù)，并且將經(jīng)過(guò)處理的觸摸數(shù)據(jù)遞送到處理器106。 無(wú)論發(fā)生哪一種情況，處理器于是便可以使用其接收的數(shù)據(jù)來(lái)控制計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)107的操作和/或在其上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用。在上文引用 的申請(qǐng)中描述了沿著這些線的各種實(shí)現(xiàn)，并且這些實(shí)現(xiàn)包括具有觸摸 板和觸摸屏的各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
在某些實(shí)施例中，感測(cè)電路103可以包括一個(gè)或多個(gè)孩i控制器， 其中每一個(gè)微控制器都可以監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)感測(cè)點(diǎn)102。這些微控制
器可以是專用集成電路(ASIC)，其中該電路通過(guò)與固件合作來(lái)監(jiān)視 源自觸敏表面101的信號(hào)，處理所監(jiān)視的信號(hào)，以及將該信息報(bào)告給 處理器106。微處理器還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。在某些實(shí) 施例中，感測(cè)電路103可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器IC，其中所述一個(gè) 或多個(gè)傳感器IC對(duì)每一條感測(cè)線105b中的電容進(jìn)行測(cè)量，并且將測(cè) 得的值報(bào)告給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107內(nèi)的處理器106或主機(jī)控制器(未示 出)?？梢允褂萌魏螖?shù)量的傳感器IC。例如，傳感器IC可以用于所 有線路，或者多個(gè)傳感器IC可以用于單條線路或線路組。
21圖4例示了用于操作與上文描述相類似的多點(diǎn)觸摸感測(cè)裝置的 高級(jí)處理400。該處理以其中驅(qū)動(dòng)多個(gè)感測(cè)點(diǎn)102的方框401為開始。 在方框401之后，處理流程可以前進(jìn)到其中可以讀取感測(cè)點(diǎn)102的輸 出的方框402。例如，可以獲取每一個(gè)感測(cè)點(diǎn)102的電容值。在方框 402之后，該處理前進(jìn)到方框403,其中可以產(chǎn)生某個(gè)觸摸在某個(gè)時(shí) 刻的圖像或其他數(shù)據(jù)形式(一個(gè)或多個(gè)信號(hào))，此后則可以對(duì)其進(jìn)行 分析，以便確定觸摸或是接近該觸摸傳感器的物體所在的位置。在方 框403之后，該處理可以前進(jìn)到方框404，其中可以將當(dāng)前圖像或信 號(hào)與一個(gè)或多個(gè)過(guò)去的圖像或信號(hào)相比較，以便為每一個(gè)物體確定形 狀、大小、位置、方向、速度、加速度、壓力等等中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的 變化。隨后，通過(guò)使用該信息(在步驟405)，可以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)107 中執(zhí)行一動(dòng)作，該動(dòng)作可以是從移動(dòng)指針或光標(biāo)到基于復(fù)雜手勢(shì)的交 互。
1.2.半透式反射LCD
在這里給出了對(duì)半透式反射LCD的簡(jiǎn)要介紹，以便幫助更好地 理解將觸摸感測(cè)技術(shù)與半透式反射LCD相集成的處理。在下文中概 述了可以在低溫多晶硅(LTPS)的半透式反射LCD中發(fā)現(xiàn)的典型子 像素單元。
1.2,1電路基礎(chǔ)
圖5示出了 LTPS半透式反射子像素500的代表性布局。在將代 表期望灰度值(grey level)的電壓施加于數(shù)據(jù)總線501,以及在選擇 線502被斷言(assert)時(shí)，顯示信息可以被傳送到子像素電容器CST 和CLC (未示出)。選擇線502的斷言電平(assertion level)可以接 近于柵極驅(qū)動(dòng)正向供給電壓。在選擇線502被斷言的時(shí)段中，VCST(以 及未示出的VCOM)上的電壓可以是恒定的。包括金屬、聚乙烯、有 源的、氧化物和ITO在內(nèi)的圖5所示的所有電路部件都可以在LCD 的底部玻璃上制作。
圖6示出了低溫多晶硅(LTPS) LCD 600的簡(jiǎn)化模型，其中包 括頂-f見圖601和側(cè)^L圖602。頂—見圖601示出了同時(shí)位于顯示區(qū)域604和非顯示區(qū)域605內(nèi)的底部玻璃608上的VcsT布線(routing ) 603的 透浮見圖(see-through view )。側(cè)視圖602示出了顯示器的才黃截面。
每一個(gè)顯示行都可以包括用于VCST 606的水平跡線和選擇跡線 (未示出)。該選擇跡線與同樣未示出的、由多晶硅薄膜晶體管(p-Si TFT)制成的柵極驅(qū)動(dòng)電路相連。VcsT跡線606可以從顯示器邊緣延
伸至顯示器邊緣，并且可以如左側(cè)所示的那樣連接在一起。逸些Vcst
跡線也可通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)607連接到頂部玻璃610上的ITO平面609。 一
般而言，可以使用分別位于四個(gè)角的四個(gè)導(dǎo)電點(diǎn)來(lái)將Vcom平面連接
到VCOMDrive ( Vc。m驅(qū)動(dòng))611。為了筒單起見，圖6只示出一個(gè)點(diǎn) 6(T7。 VcsT和頂部玻璃ITO 609的電壓可以由VcoMDrive設(shè)置，其中 所述VCOMDrive可以由LCD驅(qū)動(dòng)器IC (未示出)提供。此外，VCST 也可以與VCOMDrive 611之外的另 一個(gè)驅(qū)動(dòng)源相連。
圖7例示了子像素的電路圖700，并且示出了各種元件可以在哪 個(gè)玻璃基底上制作。底部玻璃701可以是用于集成所有TFT像素電 路703的基底。這可以包括選擇線驅(qū)動(dòng)器和控制邏輯。底部玻璃還可 以為諸如LCD驅(qū)動(dòng)器(未示出)之類的玻璃上芯片(COG)元件充 當(dāng)基底。電容器CLc的上部電極可以位于玻璃702的頂部。電極704 可以是覆蓋整個(gè)顯示區(qū)域并且形成連至底部電極705的反電極 (counter electrode )以造成CLC的ITO平面。上部電凈及704還可以 與底部玻璃701上的VCOMDrive 701相連，例如通過(guò)位于四角的導(dǎo)電 點(diǎn)706 (只示出了一個(gè))來(lái)連接。 1.2.2* Vcom
通過(guò)最小化或消除液晶(LC)兩端電壓的DC分量，可以減小 或消除某些非期望的圖像偽像。由此，LC兩端的電場(chǎng)可以周期性翻 轉(zhuǎn)，同時(shí)在兩個(gè)場(chǎng)方向上保持整體平衡。要想獲取完美的電場(chǎng)平衡是 非常困難的，這樣做有可能導(dǎo)致產(chǎn)生較小的DC偏移量，并且該偏移 量將會(huì)產(chǎn)生不想要的圖像偽像。為了屏蔽DC偏移量導(dǎo)致的閃爍，可 以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的若干種反轉(zhuǎn)方案之一，例如點(diǎn)反轉(zhuǎn)。
1.2.3調(diào)制VCOM
23在某些實(shí)施例中，較為理想的是減小數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的電壓范圍。因
此，可以將VcomITO平面和VcsT跡線從接地調(diào)制到供電軌，以便產(chǎn) 生LC兩端的AC電壓。但是，這樣做有可能會(huì)將可用反轉(zhuǎn)方法局限 于幀和線路類型。
VCOMDrive的需求可以相對(duì)簡(jiǎn)單其電壓可以保持恒定直到某一 行像素的電荷傳送完成，由此設(shè)置該行像素的灰度值。 一旦設(shè)置了顯 示器像素，倘若出入子像素的寄生路徑仍舊較小，那么VcoMDrive就 可以在不顯著影響LC狀態(tài)的情況下改變。
1.2.4恒定Vcom
VcoM調(diào)制有可能會(huì)使觸摸感測(cè)和LCD的集成變得復(fù)雜。在下文 中將會(huì)論述用于克服這些復(fù)雜性的各種技術(shù)?？梢岳靡环N將液晶兩 端電壓的DC分量減至最小的替換方法。在J. Hector和P. Buchschacher發(fā)表于SID 02 Digest第695 697頁(yè)的"Low Power Driving Options for an AMLCD Mobile Display Chipset，，一文中描述 了一種這樣的替換方法，該文在此被引入作為參考。此替換方法可以
允許VcoM保持在恒定電壓上，而不需要大電壓范圍的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，
并且功耗可以很低。在下文中將會(huì)描述使用恒定VCOM的各種優(yōu)點(diǎn)。 1.3 LCD制造
LCD面斧反的制造可以通過(guò)對(duì)^皮稱為母玻璃(mother-glass)的大 片玻璃使用分批工藝來(lái)完成?？梢允褂脙善覆ＡЭ梢詾闉V色器、 黑底以及CLC的上部電極提供基底的頂部母玻璃；以及可以為有源矩 陣TFT陣列和驅(qū)動(dòng)電路提供基底的底部母玻璃。
在圖8中顯示了一個(gè)用于制造LCD的基本處理流程800。這兩 大片母玻璃一片用于LCD頂部一片用于底部，它們?cè)趯?duì)準(zhǔn)(方框 803)、壓制到一起以及加熱(方框804)以固化頂部玻璃和底部玻璃 之間的密封籍此產(chǎn)生穩(wěn)定的面板結(jié)構(gòu)之前各自可以經(jīng)歷處理步驟801 和802。然后，大面板可被劃片并分成期望尺寸的較小模塊(方框805 )。 在用液晶填充獨(dú)立模塊(方框807)之前，這些模塊的邊緣可以被研 磨(方框806)。在填充之后，該模塊可被密封(方框809)。偏振器和電子元件可以被附著(方框809)。在處理結(jié)束或是接近于處理結(jié)束的時(shí)候，柔性印刷電路(FPC)可以附著于其基底。
在圖9中示出了一個(gè)已完成的LCD才莫塊900。所示的LCD模塊包括附著于底部玻璃902的玻璃上芯片(COG) LCD驅(qū)動(dòng)器901，并且還包括附著于底部玻璃902的玻璃上柔性板(flex on glass, FOG )柔性印刷電路(FPC)卯3。這兩個(gè)元件可以電連接至底部玻璃焊盤，并且可以使用各向異性的導(dǎo)電膠(ACA)保持在原地。底部玻璃902可以延伸到頂部玻璃904之外，以l更提供支架來(lái)安裝COG LCD驅(qū)動(dòng)器卯l、 FPC 903以及其他支撐元件。對(duì)手持設(shè)備來(lái)說(shuō)，為L(zhǎng)CD管理數(shù)據(jù)并提供控制的系統(tǒng)處理器底板可以放置在背光燈卯6的下方。
用于支持觸摸感測(cè)的附加元件(例如FPC)同樣可以附著于支架905。此外，其他附著點(diǎn)同樣是可以能的。在下文中將會(huì)結(jié)合相關(guān)實(shí)施例來(lái)論述這些細(xì)節(jié)。
1.4組合LCD和觸纟莫感測(cè)
通過(guò)結(jié)合圖IO和11的框圖，可以更好地理解這里論述的疊層圖。從頂部開始，觸4莫傳感電極1001、 1101可以沉積在LCD頂部玻璃1002、 1102的頂部上(用戶一側(cè))。觸^莫驅(qū)動(dòng)電極1003、 U03可以在頂部玻璃1002、 1102的底側(cè)圖案化。導(dǎo)電點(diǎn)1004、 1104可以將驅(qū)動(dòng)電極1003、 1103連接到同樣位于底部玻璃1006、 1106的驅(qū)動(dòng)器1005、 1105。底部玻璃1006、 1106上的支架1007、 1107可以容納LCD驅(qū)動(dòng)器芯片1008、 1108以及觸摸傳感器驅(qū)動(dòng)芯片1009，其中這些芯片既可以相互對(duì)接(圖10)，也可以集成在單個(gè)元件中(圖11)。最后，與支架粘合的FPC 1010、 1110還可以與主才幾i殳備1011、 1111相連。
2.集成選項(xiàng)
對(duì)集成了觸摸感測(cè)的LCD來(lái)說(shuō)，其某些實(shí)施例可以包括頂部玻璃和底部玻璃。在這兩層玻璃之一和/或二者上可以形成顯示器控制電路，以便影響穿過(guò)這兩層玻璃層之間的液晶層的光量。頂部玻璃和底部玻璃外邊緣之間的空間在此稱為液晶模塊(LCM)。
25如圖12所示，典型的LCD疊層1200通常包括附加層。在圖12中，硬涂層的PMMA層1201可以保護(hù)LCD偏振器1202和頂部玻璃1203，并且在底部玻璃1204與背光1206之間可以包括第二偏振器1205。
將觸摸感測(cè)技術(shù)集成在LCD中的處理可以用多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，可以將不同的觸摸感測(cè)部件和/或?qū)硬⑷隠CD顯示器，其中不同實(shí)施例會(huì)在顯示器和/或制造成本、顯示大小、顯示復(fù)雜度、顯示持續(xù)時(shí)間、顯示功能以及圖像顯示質(zhì)量這些因素上有所不同。在某些實(shí)施例中，觸摸感測(cè)能力是通過(guò)將觸摸感測(cè)部件集成在LCM之外的LCD顯示器上而被包括在LCD內(nèi)的。在其他實(shí)施例中，觸摸感測(cè)部件也可以同時(shí)添加在LCM內(nèi)部(例如兩玻璃層之間)和LCM外部。在其他一些實(shí)施例中，可以只在LCM內(nèi)部添加一組觸摸感測(cè)部件(例如在兩玻璃層之間)。后續(xù)章節(jié)將會(huì)描述用于上述每一個(gè)實(shí)施例的幾個(gè)概念。
2.1液晶模塊外部的觸摸感測(cè)
通過(guò)將觸摸感測(cè)部件添加在LCM外部，可以允許為L(zhǎng)CD顯示器添加觸摸感測(cè)能力，同時(shí)對(duì)典型的LCD制造實(shí)踐不產(chǎn)生影響或影響甚微。例如，觸摸感測(cè)系統(tǒng)和LCD顯示器系統(tǒng)可以被分開制作，并且在最后一個(gè)步驟中集成，從而形成具有觸摸感測(cè)能力的LCD。此外，通過(guò)將觸摸感測(cè)部件包括在LCM的外部，還可以允許將觸摸感測(cè)部件放置在與用戶觸摸區(qū)域接近的位置，由此可以降低顯示器與觸摸元件之間的電干擾。
標(biāo)識(shí)為概念C和扭克念N的以下兩個(gè)實(shí)施例可以并入這種外部觸摸感測(cè)元件。
2.1.1概念C
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是概念C,它使用的是圖13所示的疊層，由此允許與LCD分開的觸摸功能。在概念C中，在濾色器(CF)板(例如頂部玻璃層)頂部可以圖案化兩個(gè)附加的氧化銦錫(ITO)層(ITOl 1301和IT02 1302)。這些層可用于觸摸傳感器的觸摸傳感和觸摸驅(qū)動(dòng)部件，其中所述觸摸傳感器可以是互電容觸摸傳感器。這
些ITO層可以被圖案化成列和/或行(在圖1和2中示出且在先前的多點(diǎn)觸摸感測(cè)描述中有所描述)，并且可以由電介質(zhì)分開，諸如由玻璃基底或是薄(例如5 12mm) SK)2層分開。
在某些實(shí)施例中，通過(guò)優(yōu)化觸摸部件中使用的電極圖案，可以減少視覺偽像。例如，圖14例示了一個(gè)可以減小視覺偽像的菱形電極圖案。
在概念C中，攜有觸摸感測(cè)數(shù)據(jù)的FPC可以附著在頂部玻璃1303的頂面。
2.1.2概念N
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是概念N，它可以在濾色器(CF)板的外表面上使用自電容感測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)電容感測(cè)。概念N可以使用圖15所示的疊層，其中觸摸感測(cè)元件可以位于CF板1501的頂部(頂部玻璃)。通過(guò)使用例如與常規(guī)TFT板1504工藝相同的LTPS工藝在CF板1501上形成具有兩個(gè)金屬層的TFT 1503以及圖案化ITO 1500，可以在不改變標(biāo)準(zhǔn)LCD工藝的情況下構(gòu)造基于概念N的LCD。觸摸ITO層1500可以被圖案化成多個(gè)觸摸像素1612(圖16)。該觸摸ITO層1500可以用塑料蓋(如圖17所示)保護(hù)，并且該塑料蓋還可以充當(dāng)由用戶觸摸的表面。
圖16例示了一個(gè)用于概念N的自電容觸摸像素電路。每個(gè)ITO觸摸4象素1612都可以與兩個(gè)TFT相連，例如一輸入TFT 1604和一輸出TFT 1608。輸入TFT 1604可以為ITO觸摸像素1612充電，輸出TFT 1608則可以為ITO觸才莫《象素1612》文電。所移動(dòng)的電荷量可以取決于ITO觸摸像素1612的電容，其中該電容可以按照手指的接近度改變。關(guān)于自電容觸^l莫感測(cè)的更多細(xì)節(jié)在上文以及在2001年11月27日提交的名為"Method and Apparatus for Integrating ManualInput"的美國(guó)專利6,323,846中有所描述，其中該專利在這里全部引入作為參考。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖16和18中就輸出列1610 'C0，和輸出柵
27極1606'R3，所顯示的那樣，輸出列1610可以由垂直方向上的觸摸像 素共享，并且輸出柵極1606可以由水平方向上的觸摸像素共享。圖 19示出了觸摸像素的詳細(xì)布局。 2.2部分集成的觸摸感測(cè)
在LCM內(nèi)部集成觸摸感測(cè)部件可以提供多種優(yōu)點(diǎn)。例如，添加 在LCM內(nèi)部的觸摸感測(cè)部件可以"重新使用"本來(lái)僅用于顯示功能的 ITO層或其他結(jié)構(gòu)來(lái)提供觸摸感測(cè)功能。通過(guò)將觸摸感測(cè)特征并入現(xiàn) 有顯示層，還可以減少總層數(shù)，從而減小顯示器厚度并且簡(jiǎn)化制造工 藝。
以下實(shí)施例可以包括處于LCM內(nèi)部和外部的觸摸感測(cè)部件。由 于將觸摸感測(cè)部件集成在LCM內(nèi)可能導(dǎo)致這兩種功能之間出現(xiàn)噪聲 和干擾，因此，以下設(shè)計(jì)還可以包括那些允許共享各部件同時(shí)還減小 或消除顯示器和/或觸摸感測(cè)之間的電干擾對(duì)這兩者輸出的負(fù)面影響 的技術(shù)。
2.2.1概念A(yù)
概念A(yù)可以在頂部玻璃與偏振器2003之間使用圖20所示的基 礎(chǔ)疊層2000，其中具有多點(diǎn)觸摸("MT")能力的ITO傳感層(ITOl) 2001位于頂部玻璃2002的用戶一側(cè)。從頂部開始，觸摸感測(cè)層可以 包括ITOl 2001 (可以被圖案化成N條傳感(或驅(qū)動(dòng))線的ITO層) 以及IT02 2004(可以被圖案化成M條驅(qū)動(dòng)(或傳感)線的ITO層)。 IT02 2004還可以充當(dāng)LCD的VCOM電極。
2.2.1.1概念A(yù):觸摸傳感器電極
觸摸傳感器電極陣列可以包括圖21 (左側(cè))所示的兩個(gè)圖案化 ITO層。圖21是觸摸傳感器電極的一種可能實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)化視圖。離觀 察者較近的層ITOl 2101可以是觸摸輸出層，也可以稱為傳感層或傳 感線。觸4莫驅(qū)動(dòng)層2102可以位于層ITO2上。IT02還可以形成電容 器Clc (參見圖7)的上部電極。此外，圖21 (右側(cè))還示出了三個(gè) 傳感像素2103a、 2103b和2103c及其關(guān)聯(lián)電容器的細(xì)節(jié)。這些傳感 線和驅(qū)動(dòng)線都具有5 mm的節(jié)距且其間隙是10 30微米。所述間隙可以足夠小到肉眼不可見，但仍然大到足以很容易地用簡(jiǎn)單的接近式掩 模來(lái)蝕刻(圖中間隙是被夸張放大的)。
圖22示出了概念A(yù)的一種可能的物理實(shí)現(xiàn)，包括關(guān)于電纜布線 和子系統(tǒng)放置的頂視圖2201及側(cè)視圖2202。頂視圖2201示出了處于 展開狀態(tài)的FPC 2203的近似位置(以下將會(huì)更為詳細(xì)地論述)。圖 14只示出了一種其中可以使用分立的觸摸電平移動(dòng)器/解碼器COG 的實(shí)現(xiàn)。在下文中將會(huì)論述那些將分立觸摸元件的數(shù)量減至最少的替 換架構(gòu)。出于機(jī)械穩(wěn)定性的考慮，如側(cè)視圖2201所示，F(xiàn)PC可以彎 曲，使得施加在T-tab (頂部接頭)2204和B-tab (底部接頭)2205 粘合處的壓力最小。圖23是示出了主底部玻璃元件所具有的一種可 能架構(gòu)2300以及位于頂部玻璃上的供觸摸感測(cè)用的分段IT02層 2301的高級(jí)框圖。對(duì)處于頂部玻璃上的IT02來(lái)說(shuō)，其每一個(gè)分段2302 都通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)2303連接至底部玻璃上的相應(yīng)焊盤。如下所述，底部 玻璃上的每個(gè)焊盤都可以連接到觸摸驅(qū)動(dòng)器。
2.2.1.2概念A(yù):導(dǎo)電點(diǎn)
位于LCD各角的導(dǎo)電點(diǎn)可以用于將VCOM電極連接至驅(qū)動(dòng)電路。 附加的導(dǎo)電點(diǎn)可用于將觸摸驅(qū)動(dòng)線連接到觸摸驅(qū)動(dòng)電路。這些點(diǎn)可以 具有足夠低的電阻，以免顯著增加觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位延遲(以下將 會(huì)更詳細(xì)地論述)。這可以包括將導(dǎo)電點(diǎn)電阻限制在10歐或更低。 導(dǎo)電點(diǎn)大小還可以被限制以減小所需的基板面(real estate)。
如圖24所示，在這里可以使用伸長(zhǎng)的導(dǎo)電點(diǎn)2401來(lái)減小對(duì)點(diǎn)電 阻和基板面的要求。觸摸驅(qū)動(dòng)分段2402的寬度可以是約5 mm，由此 可以提供較大的面積來(lái)減小點(diǎn)電阻。
2.2.1.3概念A(yù):柔性電路和觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器IC
常規(guī)顯示器(例如圖9)可以具有用于控制顯示器低級(jí)操作的 LCD驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC) 901。系統(tǒng)主機(jī)處理器可以通過(guò)向LCD 驅(qū)動(dòng)器901發(fā)送命令和顯示數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)顯示器行使高級(jí)控制。多點(diǎn)觸摸 系統(tǒng)還可以具有一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC。在并入的參考文獻(xiàn)中描述了一 種具有多點(diǎn)觸摸能力的示例性系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個(gè)IC，即多點(diǎn)觸摸控制器、外部電平移動(dòng)器/解碼器以及諸如ARM處理器的控制器。 ARM處理器可以對(duì)多點(diǎn)觸摸控制器執(zhí)行低級(jí)控制，隨后就可以控制 電平移動(dòng)器/解碼器。系統(tǒng)主機(jī)處理器可以對(duì)ARM處理器執(zhí)行高級(jí)控 制并從中接收觸摸數(shù)據(jù)。在某些實(shí)施例中，這些驅(qū)動(dòng)器可以集成在單 個(gè)IC中。
圖25示出了觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器集成電路2501的一個(gè)示例高級(jí)框 圖。該IC具有兩個(gè)主要功能l)LCD控制和更新，以及2)觸摸掃 描和數(shù)據(jù)處理。這兩個(gè)功能可以由用于LCD控制的LCD驅(qū)動(dòng)器部分 2502、 ARM處理器2503以及用于觸摸掃描和處理的多點(diǎn)觸摸控制器 2504來(lái)集成。觸摸電路可以與LCD掃描同步以免相互干擾。主機(jī)與 LCD驅(qū)動(dòng)器或ARM處理器之一 間的通信可以通過(guò)主機(jī)數(shù)據(jù)和控制總 線2505來(lái)進(jìn)行。如下將論述集成得更完全的觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器。
如圖26所示，將用于各種觸摸和顯示層的信號(hào)集合到一起的 FPC 2601可以具有三個(gè)連接器接頭，即T-tab 2602、 B-Tab 2603以 及主才幾接頭2604。 T-tab可以與頂部玻璃上的傳感線焊盤相連。T-tab 跡線2605可以與B-tab 2603上相應(yīng)的焊盤相連，而B-tab 2603也可 以附著于底部玻璃。B-tab 2603還可以提供從主機(jī)接頭2604到觸摸 /LCD驅(qū)動(dòng)器IC的通過(guò)布線2606，其中主4幾接口 2604能將主機(jī)連接 至觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器IC。 FPC 2601還可以為支持觸摸和LCD操作的 各個(gè)元件2607提供基底，并且可以通過(guò)兩個(gè)焊盤2608與背光FPC 相連。
FPC 2601可以是同時(shí)與頂部和底部玻璃粘合的接頭。作為替換， 其他粘合方法也是可以使用的。
2.2.1.4概念A(yù):集成在底部玻璃上的觸摸驅(qū)動(dòng) 電平移動(dòng)器/解碼器芯片連同分開的升壓器(例如3V至18V升 壓器) 一起可以提供用于觸摸感測(cè)的高電壓驅(qū)動(dòng)電路。在一個(gè)實(shí)施例 中，觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器IC可以控制電平移動(dòng)器/解碼器芯片。作為替 換，升壓器和/或電平移動(dòng)器/解碼器可以集成在觸摸/IC驅(qū)動(dòng)器IC中。 例如，所述集成可以用高電壓(18V) LTPS處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣做可
30以允許將電平移動(dòng)器/解碼器芯片和升壓器集成在底部玻璃外圍。如下 所述，電平移動(dòng)器/解碼器還可以提供用于VcoM調(diào)制和觸摸驅(qū)動(dòng)的電 壓。
2.2.1.5概念A(yù):與LCD VcoM共享觸摸驅(qū)動(dòng)
如上所述，概念A(yù)可以向標(biāo)準(zhǔn)LCD疊層添加一個(gè)ITO層，其 中所述層可以起到觸摸傳感線的作用。該觸摸驅(qū)動(dòng)層可以與同樣用 IT02表示的LCD Vcom平面共享。對(duì)顯示操作來(lái)說(shuō)，可以使用標(biāo)準(zhǔn) 視頻刷新率(例如60fps)。對(duì)觸4莫感測(cè)來(lái)+兌，可以〗吏用至少120次 每秒的速率。但是，觸摸掃描速率也可以降至一個(gè)與顯示器刷新率匹 配的較低速率，例如每秒掃描60次。在某些實(shí)施例中，期望不中斷 顯示器刷新或觸摸掃描。由此，現(xiàn)將描述一個(gè)允許在不減慢或中斷顯 示器刷新或觸摸掃描(可以按相同或不同速率發(fā)生)的情況下共享 IT02層的方案。
在圖27中描述了同時(shí)發(fā)生的顯示更新和觸摸掃描處理。在本示 例中示出了五個(gè)多點(diǎn)觸摸驅(qū)動(dòng)分段2700、 2701、 2702、 2703、 2704。 每一個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段都可以與M個(gè)顯示行重疊。該顯示器可以按每 秒60幀的速率掃描，同時(shí)多點(diǎn)觸摸傳感器陣列則可以按每秒120次 的速率進(jìn)行掃描。該圖示出了一個(gè)持續(xù)了 16.67毫秒的顯示幀的時(shí)間 演變。當(dāng)前更新的顯示區(qū)域優(yōu)選地不應(yīng)與活動(dòng)的觸摸驅(qū)動(dòng)分段重疊。
印跡2705指示了哪里有顯示行正被更新。印跡2706指示活動(dòng)的 觸摸驅(qū)動(dòng)分段。在圖27的左上角，在顯示幀開始時(shí)可以刷新前M/2 條顯示線。與此同時(shí)，觸摸驅(qū)動(dòng)分段1 2701能被驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行觸摸感測(cè)。 在該圖中右移，在t-1.67ms時(shí)，下一個(gè)圖像示出了接下來(lái)的M/2個(gè) 顯示行正被刷新，同時(shí)觸摸驅(qū)動(dòng)分段2 2702也能被驅(qū)動(dòng)。在此模式的 約8.3毫秒之后(第二行開始)，每一個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段都已被驅(qū)動(dòng)一 次，并且該顯示的一半將已被刷新。在接下來(lái)的8.3毫秒可以再次掃 描整個(gè)觸摸陣列，從而提供120 fps的掃描速率，同時(shí)該顯示的另一 半凈皮更新。
由于顯示掃描通常是按照行的順序進(jìn)行的，因此可以不按順序驅(qū)
31動(dòng)觸摸驅(qū)動(dòng)分段，以免顯示與觸摸活動(dòng)重疊。在圖27所示的實(shí)例中， 在第一個(gè)8.3亳秒，觸摸驅(qū)動(dòng)順序是1， 2， 3， 4， 0，而在第二個(gè)8.3亳秒 周期中，觸摸驅(qū)動(dòng)順序是1，2，4，3，0。實(shí)際排序有可能取決于觸摸驅(qū) 動(dòng)分段的數(shù)量以及顯示行的數(shù)量而改變。因此一般而言，如果能對(duì)觸 摸驅(qū)動(dòng)使用順序進(jìn)行編程，那么將會(huì)是非常理想的。但出于某些特殊 原因，固定序列排序也可滿足需要。
此外，如果讓活動(dòng)的觸摸驅(qū)動(dòng)分段遠(yuǎn)離正在被更新的顯示區(qū)域， 那么同樣是非常理想的(出于圖像質(zhì)量方面的考慮)。這一點(diǎn)雖然未 在圖27中例示，但在假設(shè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段數(shù)量足夠(例如6個(gè)或更多 分段)時(shí)是很容易實(shí)現(xiàn)的。
這些技術(shù)可以有效地為顯示和觸摸傳感部件提供不同刷新率，而 不需要多個(gè)電路來(lái)支持高頻顯示驅(qū)動(dòng)部件。
2.2.1.6概念A(yù): VcsT驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)
如圖6所示，Vcst和VcoM可以連接在一起，并且由此能被共同
調(diào)制以實(shí)現(xiàn)LC兩端的期望AC波形。這在使用VcoM調(diào)制時(shí)有助于
實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)娘@示器刷新。在將VcoM用于觸摸驅(qū)動(dòng)時(shí)，沒有必要也調(diào) 制Vcst。該處理可以被認(rèn)為是下述開路VcsT選項(xiàng)。但是，如果用VSTM 來(lái)調(diào)制VCST，則可以減小觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)VsTM上的電容性負(fù)載電容性
負(fù)栽，從而導(dǎo)致觸摸信號(hào)的相位延遲減小。并且該處理可以被認(rèn)為是
如下所述的驅(qū)動(dòng)VcsT選項(xiàng)。
圖28例示了開路VCST選項(xiàng)。底部的圖2802例示了 一個(gè)觸摸驅(qū) 動(dòng)分段2803如何可以覆蓋M個(gè)顯示行2804。位于頂部玻璃的觸摸驅(qū) 動(dòng)分段2803可以通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)2805與底部玻璃上的電路電連接。在顯 示器2806的邊緣，在處于觸摸驅(qū)動(dòng)分段下方的M行中有M條VCST 線可以連接在一起。頂部的圖2801示出了子像素基本電路，其中所 述子像素具有分開的存儲(chǔ)電容器CsT。在頂部的圖中，區(qū)域2807可以 代表被單個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段覆蓋的M個(gè)連續(xù)子像素行。如上所述，對(duì) 特定觸摸驅(qū)動(dòng)/顯示組來(lái)說(shuō)，顯示操作和觸摸感測(cè)可以在不同時(shí)間發(fā) 生。當(dāng)顯示驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)備好設(shè)置M行中的子像素狀態(tài)時(shí)，開關(guān)2808、2809可以將VCOMDrive2810連至M條Vcst幾2804并連至觸摸驅(qū)動(dòng) 分段(VCOM) 。 VCOMDrive電壓可以取決于反轉(zhuǎn)相位而由LCD驅(qū)動(dòng) 器設(shè)置為接地或供電軌。稍后，當(dāng)這個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)/顯示群組可以用于觸 摸使用時(shí)，開關(guān)2808、 2809可以將觸摸驅(qū)動(dòng)分段連至VSTM2811，并 且從VCOMDrive2810斷開VCST，由此將其保留在開路狀態(tài)2812。
圖29例示了驅(qū)動(dòng)VcsT選項(xiàng)。底部的圖2902例示了一個(gè)觸摸驅(qū) 動(dòng)分段2卯3如何能與M個(gè)顯示行2904重疊。位于頂部玻璃上的觸 摸驅(qū)動(dòng)分段2卯3可以通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)2905電連接到底部玻璃上的電路。 在顯示器2卯6的邊緣，位于特定觸摸驅(qū)動(dòng)分段下方的各行中的M條 VcsT線可以連接在一起。頂部的圖2901示出了子像素基本電路，其 中所述子像素具有分開的存儲(chǔ)電容器CsT。在頂部的圖中，區(qū)域2907 可以代表被單個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段覆蓋的M個(gè)連續(xù)的子像素行。顯示操 作和觸摸感測(cè)可以在不同時(shí)間發(fā)生。當(dāng)顯示驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)備好設(shè)置M個(gè) 行中的子^f象素狀態(tài)時(shí)，開關(guān)2908可以將VCOMDrive2910連至M個(gè) VcsT線2904以及連至觸摸驅(qū)動(dòng)分段(VCOM)。通常，VCOMDrive 2910 的電壓可以取決于反轉(zhuǎn)相位而被LCD驅(qū)動(dòng)器設(shè)置成接地或供電軌。 稍后，當(dāng)這個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)/顯示群組可以用于觸摸使用時(shí)，開關(guān)2908可 以將VcsT和觸摸驅(qū)動(dòng)分段(VCOM)連至VSTM2911。
2.2.1.7概念A(yù): MT驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載電容性負(fù)載
對(duì)概念A(yù)的觸摸驅(qū)動(dòng)線來(lái)說(shuō)，其電容性負(fù)載電容性負(fù)栽有可能 很高，出現(xiàn)這種情況的原因例如可以是觸摸驅(qū)動(dòng)層與底部玻璃之間存 在薄(例如約4 nm)間隙，并且該間隙可以用金屬布線和4象素ITO 的網(wǎng)格來(lái)覆蓋。液晶可以具有很高的最大介電常數(shù)(例如約為10)。
觸摸驅(qū)動(dòng)分段的電容有可能影響激勵(lì)觸摸脈沖VSTM的相位延 遲。如果電容過(guò)高并且由此存在過(guò)大相位延遲，那么所得到的觸摸信 號(hào)有可能受到負(fù)面影響。本申請(qǐng)人的分析表明，如果將IT02薄片電 阻保持在大約30歐姆/方塊或更小，則可以將相位延遲保持在最優(yōu)限 度以內(nèi)。
2.2.1.8概念A(yù):電模型和Vcom引入的噪聲由于IT02可以同時(shí)用于觸摸驅(qū)動(dòng)和LCDVcoM，因此，如果對(duì)
VcoM調(diào)制會(huì)向觸摸信號(hào)添加噪聲。
例如，在將一個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段用于觸摸感測(cè)的同時(shí)，如果使用 VCOM來(lái)調(diào)制另一個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段，那么有可能在觸摸信號(hào)中添加噪
聲分量。所添加的噪聲量取決于相對(duì)于Vstm的V(x)m調(diào)制的相位、幅
度和頻率。VcoM的幅度和頻率取決于為L(zhǎng)CD使用的反轉(zhuǎn)方法。
圖30示出了 一個(gè)電模型，該模型是在將觸摸驅(qū)動(dòng)3001用于觸摸 感測(cè)和LCD VcoM調(diào)制的狀況中使用的。該模型示出了 VcoM調(diào)制能 通過(guò)其向電荷放大器3002的輸入端添加噪聲的輸入路徑。
在某些實(shí)施例中，電荷放大器3002有可能需要附加的動(dòng)態(tài)余量 (headroom)來(lái)容納VCOM3003引入的噪聲。此外，后續(xù)的過(guò)濾電路
(例如同步解調(diào)器，未示出)可能需要移除由VcoM調(diào)制所致的噪聲信號(hào)。
2.2.1.9概念A(yù): V隨效果
在某些條件下，VSTM調(diào)制有可能對(duì)于所調(diào)制的觸摸驅(qū)動(dòng)分段下 方的子像素電壓產(chǎn)生負(fù)面影響。如果子像素RMS電壓發(fā)生可感知的 改變，則有可能產(chǎn)生顯示偽像。為了將可能導(dǎo)致的顯示失真最小化， 可以利用以下的一種或多種方法。
來(lái)自兩側(cè)的觸摸驅(qū)動(dòng)可以減小LC像素電壓的失真。如圖31所
示，通過(guò)將VsTM經(jīng)由導(dǎo)電點(diǎn)3102連至兩側(cè)的CsT線，就能夠通過(guò)利
用底部玻璃上已有的低電阻CsT布線3101實(shí)現(xiàn)來(lái)自兩側(cè)的觸摸驅(qū)動(dòng)。 作為替換，單端觸摸驅(qū)動(dòng)可以產(chǎn)生對(duì)所有像素統(tǒng)一的像素偏移量電 壓，而該電壓可以通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電平來(lái)減小或消除。此外，減小
ITO薄片電阻還有助于減少顯示偽像。最后，VsTM的相位和頻率還可
以與VcoM的相位和頻率相聯(lián)系，從而減小觸摸信號(hào)中的噪聲量。 2.2.1.10概念A(yù):對(duì)制造過(guò)程的影響
概念A(yù)的制造工藝可以包括與典型LCD制造工藝相關(guān)的附加步 驟。這其中的某些步驟有可能是全新步驟，而某些步驟則有可能是針 對(duì)現(xiàn)有步驟的修改。圖32示出了概念A(yù)的制造工藝流程。方框3201、3202和3204代表新步驟，方框3205、 3206和3207代表的則是經(jīng)修 改的步驟，二者全都與常規(guī)LCD制造工藝(例如圖8的制造工藝) 相關(guān)。
ITOl (方框3201、 3202)的涂敷和圖案化可以用已知方法來(lái)完 成。ITO可以在LCD的其余處理過(guò)程中受到保護(hù)。光刻膠可以用來(lái) 提供可移除的保護(hù)涂層。作為替換，二氧化硅可以提供永久性的保護(hù) 覆蓋層。此外，IT02能夠被涂敷并圖案化(方框3204)以采用相似 方式來(lái)形成觸摸驅(qū)動(dòng)分段。
相位延遲分析表明，對(duì)小型顯示器(S4"對(duì)角線)來(lái)說(shuō)，在假設(shè) 任一平面上的電容性負(fù)載較小時(shí)ITOl和IT02的薄片電阻有可能高 達(dá)300歐姆/方塊。如上所述，對(duì)結(jié)合了概念A(yù)的電容性負(fù)載來(lái)說(shuō)， 它有可能期望具有將IT02的最大薄片電阻限制在約30歐姆/方塊或 更小的量級(jí)。
2.2.2概念A(yù)60
概念A(yù)60在物理上與概念A(yù)相似，它可以提供一種不同方法來(lái) 解決同步顯示更新和觸摸掃描的問(wèn)題。該處理可以通過(guò)將Vcom的1 線反轉(zhuǎn)用作觸摸信號(hào)的激勵(lì)(即VSTM)來(lái)完成。這在圖33中例示， 其中該圖示出了如何在能夠保持其他觸摸驅(qū)動(dòng)分段處于恒定電壓的 同時(shí)調(diào)制單個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段3301 。該方法可以消除從觸摸信號(hào)中移除 不想要的VcoM引入的噪聲的問(wèn)題。此外，顯示更新和觸摸傳感器掃 描沒有必要在空間上分開。但使用該方法，就可以在單個(gè)頻率(即 VcoM調(diào)制頻率，例如約14.4 kHz)上完成解調(diào)，這與2006年5月2 日提交的名為"Multipoint Touch Screen Controller"的美國(guó)專利申請(qǐng) 11/381,313中描述的多頻率解調(diào)相反，其中該申請(qǐng)?jiān)谶@里引入作為參 考。此外，使用這種方法就可以將觸摸傳感器掃描速率固定在視頻刷 新率(例如每秒60次)。
2.23概念B
圖34中例示的概念B與概念A(yù)相似，這二者共享了很多相同的 電的、電纜布線及結(jié)構(gòu)特性。然而概念B可以將觸摸驅(qū)動(dòng)層集成到VcoM層中。概念B因此在用于LCD和觸摸感測(cè)的ITO層的數(shù)量和 堆疊位置方面有所不同。由于這些相似性，現(xiàn)在將會(huì)通過(guò)強(qiáng)調(diào)概念A(yù) 與B之間的差別來(lái)描述概念B。
概念B可以將概念A(yù)中的共享IT02層分割成兩個(gè)ITO層，一 個(gè)層用作觸摸感測(cè)(ITO )3402，而另 一個(gè)層則用作LCD VCOM( IT03 ) 3403。從頂部開始，用于觸摸感測(cè)的層可以包括ITOl 3401，它是 一個(gè)可以被圖案化成N條觸摸傳感線的ITO層；ITO2 3402,它是一 個(gè)可以;故圖案化成M條觸4莫驅(qū)動(dòng)線的ITO層；以及IT03 3403，它 是一個(gè)可以充當(dāng)LCD的VCOM電極的ITO層。觸摸驅(qū)動(dòng)層(IT02 ) 3402可以沉積在頂部玻璃3404的下表面，濾色器3405的上方。
通過(guò)從觸摸驅(qū)動(dòng)部件中分開VCOM，可以減小干擾。
2.2.3.1概念B:觸摸傳感器電極
概念B可以包括與上文中為概念A(yù)描述的電極基本相似的觸摸 傳感器電極。
2.2.3.2概念B:導(dǎo)電點(diǎn)
與概念A(yù) —樣，概念B可以使用位于LCD各角的附加導(dǎo)電點(diǎn) 3406來(lái)將觸摸驅(qū)動(dòng)分段連至專用電路。由于不必與觸摸感測(cè)共享 VCOM ，因此概念B可以保留那些將VCOM連接到其驅(qū)動(dòng)電路的各角點(diǎn)。 此外(如下所述)，概念B甚至還可以為VcoM添加更多導(dǎo)電點(diǎn)。
2.2.3.3概念B:柔性電路和觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器IC
概念B可以使用與為概念A(yù)描述的基本相同的FPC和觸摸/LCD 驅(qū)動(dòng)器IC。
2.2.3.4概念B:與LCD掃描同步
對(duì)概念B來(lái)說(shuō)，雖然VcoM層可以與觸摸驅(qū)動(dòng)層分開，但是仍然 期望同步觸摸掃描和LCD更新，以便在物理上將活動(dòng)的觸摸驅(qū)動(dòng)與 正在被更新的顯示區(qū)域分開。對(duì)概念B來(lái)說(shuō)，先前為概念A(yù)描述的同 步方案同樣是可以使用的。
2.2.3.5概念B: MT驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載
與概念A(yù) —樣，概念B的觸摸驅(qū)動(dòng)線上的電容性負(fù)載有可能很
36高。這個(gè)大電容可能是由觸摸驅(qū)動(dòng)(ITO) 3402與Vcom平面(IT03) 3403之間的薄(例如約5 pm)電介質(zhì)產(chǎn)生的。 一種用于減小觸摸激 勵(lì)信號(hào)中的非期望相位延遲的方法是通過(guò)添加平行的金屬跡線來(lái)降 低ITO驅(qū)動(dòng)線電阻。相位延遲也可以通過(guò)降低電平移動(dòng)器/解碼器的 輸出電阻來(lái)減小。
2.2.3.6概念B:電模型和VCOM引入噪聲
由于整個(gè)VcoM平面全都可以耦合到觸摸驅(qū)動(dòng)層，因此多點(diǎn)觸摸 電荷放大器的操作有可能被VcoM調(diào)制引入的噪聲中斷。為了減輕這
些效應(yīng)，概念B可以具有恒定的VcoM電壓。
與此相反，IT02 3402與IT03 3403 ( VcoM和觸4莫驅(qū)動(dòng))之間的 耦合有可能干擾VCOM電壓，由此可能會(huì)導(dǎo)致在LC像素上存儲(chǔ)錯(cuò)誤
的數(shù)據(jù)電壓。為了減小VsTM對(duì)VcoM的調(diào)制，可以增加將VcoM連至 底部玻璃的導(dǎo)電點(diǎn)的數(shù)量。例如，除了觀察區(qū)域每個(gè)角上的Vcom點(diǎn)
之外，在每個(gè)邊的中間也可以i文置導(dǎo)電點(diǎn)。
通過(guò)將Vstm與VcoM同步，以及在正確時(shí)間關(guān)閉像素TFT，可
以進(jìn)一步減小由VcoM-VsTM耦合導(dǎo)致的失真。舉例來(lái)說(shuō)，如果線路頻
率是28.8 kHz而觸摸驅(qū)動(dòng)頻率是該頻率的倍數(shù)(例如172.8 kHz、230.4 kHz和288 kHz)，那么VCOM失真有可能對(duì)所有像素具有相同的相
位關(guān)系，由此可以減小或消除VcoM失真的可視性。此外，在失真大
部分已衰減時(shí)，如果關(guān)閉像素TFT的柵極，則可以減小LC像素電壓
誤差。與概念A(yù)—樣，Vstm的相位和頻率可以與Vcom的相位和頻率
相聯(lián)系，從而減少觸摸信號(hào)中的噪聲量。 2.2.3.7相克念B:對(duì)制造過(guò)程的影響
與概念A(yù)—樣，概念B同樣可以在LCD制造工藝中添加步驟。 圖35示出了概念B的制造工藝流程，其中方框3501、 3502、 3503和 3504代表了與常規(guī)LCD制造工藝相關(guān)的新步驟(例如圖8中描述的 工藝)，而方框3506、 3507、 3508和3509則代表了針對(duì)現(xiàn)有步驟(例 如，同樣與圖8相關(guān)的步驟)所進(jìn)行的修改。
與概念A(yù) —樣，ITOl可以使用已知方法來(lái)涂敷(方框3501)和
37圖案化(方框3502) 。 IT01和IT02的薄片電阻與為概念A(yù)描述的 薄片電阻基本相似。對(duì)概念B來(lái)說(shuō)，由于IT02層可以直接涂敷在玻 璃上，因此其沉積(方框3503)可以是一個(gè)例行過(guò)程。通過(guò)使用萌罩 (shadow mask)蝕刻，可以很容易地為那些與觸摸驅(qū)動(dòng)分段相連的 導(dǎo)電點(diǎn)完成IT02層與底部玻璃之間的電存取。
IT03 (例如LCD的VcoM層)可以具有介于30與100歐姆/方 塊的薄片電阻，并且它同樣可以使用常規(guī)方法來(lái)涂敷(方框3505)。 然而如上所述，VcoM電壓失真可以通過(guò)減小ITO層電阻來(lái)減小。如 有必要，可以通過(guò)添加平行于觸摸驅(qū)動(dòng)分段的金屬跡線來(lái)減小IT03 的有效電阻。金屬跡線可以與黑底對(duì)準(zhǔn)，以免干擾像素開口 (pixel opening)。此外，還可以調(diào)整金屬跡線的密度(介于每顯示行一個(gè)到 約每32個(gè)顯示行一個(gè))，以便提供VcoM層的期望電阻。
2.2.4概念B"
概念B，可以被理解成是概念B的變體，不同之處在于它省去了 IT02驅(qū)動(dòng)層而改為使用導(dǎo)電黑底(例如頂部玻璃下方的Cr02層)作 為觸摸驅(qū)動(dòng)層。作為替換，金屬驅(qū)動(dòng)線也可以隱藏在黑底后面，其中 所述黑底可以是聚合物黑底(polymer black matrix )。這樣4故可以提 供若干益處，包括(l)省去了ITO層；(2)減小了 VsTM對(duì)VCOM 層的影響；以及(3)簡(jiǎn)化了制造工藝。由于為觸摸驅(qū)動(dòng)使用黑底可 以排除對(duì)于圖案化濾色器上方的ITO層的需要，因此制造工藝可以得 到簡(jiǎn)化。
圖36示出了概念B，的側(cè)視圖3601和頂視圖3602?？梢钥闯觯?除了用于觸摸感測(cè)的頂部ITO層3603之外，側(cè)視圖3601看上去很像 標(biāo)準(zhǔn)的LCD疊層。圖36下方的圖示出了如何可以將黑底3604分成 分開的觸摸驅(qū)動(dòng)分段。網(wǎng)格圖案可以遵循常規(guī)黑底的圖案，但是每一 個(gè)驅(qū)動(dòng)分段都可以與其他分段電氣絕緣。為了補(bǔ)償由于使用黑底作為 觸摸驅(qū)動(dòng)而可能導(dǎo)致的觸摸信號(hào)強(qiáng)度降低，可以增大電荷放大器增益 (例如，約4X)。
由于觸摸感測(cè)層未必與VcoM層屏蔽，因此VcoM調(diào)制有可能干擾觸摸信號(hào)。此外，觸摸驅(qū)動(dòng)仍有可能干擾VcoM電壓。這兩個(gè)問(wèn)題
通過(guò)上文結(jié)合概念A(yù)描述的對(duì)VcoM層進(jìn)行分段和/或如上所述在空間
上將顯示更新和觸摸感測(cè)分開就能得到解決。此外還可以使用恒定的
VcoM電壓來(lái)解決這些問(wèn)題。
2.2.5概念K
概念K在圖37 (電路圖)和38 (疊層圖)中例示。概念K利用 了這樣一個(gè)事實(shí)，那就是在使用柵極上的CST ( CST-on-gate )配置的 時(shí)候，TFT LCD中的選擇脈沖可以被部分傳送至像素ITO。
如圖38的顯示器疊層所示，觀察者可以面對(duì)有源陣列板3801 而不是CF板3802。有源陣列上的ITO像素3803可以為觸摸傳感器
提供Vstm脈沖，其中顯示行被交替用于VsTM脈沖和顯示尋址。塑料
偏振器3805上的ITO傳感層3804可以層壓在陣列板3801的背面來(lái) 提供觸摸感測(cè)層。此外，薄玻璃層(例如0.2 mm)同樣有助于改善 信噪比。
在顯示更新過(guò)程中，各行可被單獨(dú)選擇以更新像素?cái)?shù)據(jù)(如圖 39所示)。為了生成用于觸摸感測(cè)的VSTM，可以同時(shí)選擇多行4001, 而高數(shù)據(jù)電壓4003則,皮施加到列線4002以保持TFT斷開(如圖40 所示)。列驅(qū)動(dòng)器可以調(diào)整來(lái)自顯示器存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信號(hào)定時(shí)以便與 觸才莫驅(qū)動(dòng)時(shí)間間隔相適應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)觸摸掃描時(shí)間間隔期間，觸摸脈沖序列 可以同時(shí)讓約30個(gè)行4001產(chǎn)生脈沖。圖41示出了觸才莫驅(qū)動(dòng)脈沖 (VSTM )對(duì)LCD子像素電壓的影響。由VSTM脈沖添加的電壓可以由 Vcom的DC偏移量和/或顯示數(shù)據(jù)灰度值的伽馬校正來(lái)補(bǔ)償。
概念K可以提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于顯示器像素和觸摸傳感器共享 驅(qū)動(dòng)電路，因此可以省去電平移動(dòng)器/解碼器。此外，在這里可以使用 常規(guī)CF板。另外，在頂部和底部玻璃之間不需要額外導(dǎo)電點(diǎn)?；€ (busline)反射可以增加顯示器中某些部分的反射率(R)，由此要 求在可能減小R的基線使用額外的膜(例如Cr之下的CrO)。
2.2.6概念X"
39在圖42 (電路圖)和圖43 (疊層圖)中例示了概念X，。概念X， 利用的是這樣一個(gè)事實(shí)，即Vstm有可能與用于TFT像素開關(guān)的柵極 脈沖(例如15-18V擺動(dòng))相似。在概念X，中，觸摸驅(qū)動(dòng)分段4301 可以是LTPS有源陣列的一部分，并且可以形成像素存儲(chǔ)電容器CST 的反電極(counter electrode) 。 Cst可以在雨個(gè)ITO層4301、 4302 之間形成。在本實(shí)施例中，位于顯示器用戶側(cè)的可以是有源陣列板 4303，而不是濾色板4304。
如圖42所示，具有用于VsTM的三個(gè)不同頻率4201的脈沖序列 可以由三行像素4202共享，以便選擇這些行。可以在與被尋址的行 相鄰的一組行的下方圖案化ITO觸摸驅(qū)動(dòng)分段4203。在不與Vstm相 連時(shí)，這些觸摸驅(qū)動(dòng)分段4203可以通過(guò)TFT 4204與GND (地)相 連。
為了構(gòu)造概念X，而對(duì)處理步驟所進(jìn)行的改變可以包括下列各 項(xiàng)。首先，可以在陣列基底的外部添加一個(gè)圖案化的傳感ITO。其次， 在LTPS處理過(guò)程中，可以在傳感ITO上添加Si02保護(hù)。此外，在 這里還可以使用保護(hù)性的抗蝕劑(resist)。第三，觸摸驅(qū)動(dòng)ITO可 以在用于LTPS陣列的Si02屏障層(它可以在典型的LTPS工藝中找 到)下方沉積并圖案化。最后，通孔可以在屏障SK)2中圖案化，以便 與觸摸驅(qū)動(dòng)ITO層相接觸。該步驟可以與后續(xù)處理步驟相結(jié)合。
概念X，還可以提供很多優(yōu)點(diǎn)。例如，由于顯示器和觸摸傳感器 共享驅(qū)動(dòng)電路，因此可以省去電平移動(dòng)器/解碼器芯片。此外，不需要 對(duì)CF板進(jìn)行改變，由此可以使用常規(guī)的濾色處理。更進(jìn)一步，由于 存儲(chǔ)電容器CST可以位于兩個(gè)ITO層之間，因此可以實(shí)現(xiàn)很高的透射 率。此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)還在于可以省去陣列板4303與CF板4304之 間的額外導(dǎo)電點(diǎn)。
2.3完全集成的觸摸感測(cè)
本發(fā)明的第三組實(shí)施例將觸摸感測(cè)部件完全集成在LCM的內(nèi) 部。與部分集成的觸摸感測(cè)一樣，LCM中的已有層可以同時(shí)服務(wù)于 雙重任務(wù)，以便提供觸摸感測(cè)功能，并且由此減小顯示器厚度以及簡(jiǎn)
40化制造過(guò)程。此外，這些完全集成的觸摸感測(cè)層還可以在玻璃層之間 得到保護(hù)。
在某些實(shí)施例中，完全集成的LCD可以包括與先前實(shí)施例描述 相似的VcoM層。在其他實(shí)施例中，完全集成的觸摸感測(cè)LCD可以包 括平面轉(zhuǎn)換(IPS) LCD結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在后續(xù)章節(jié)中將會(huì)得到更詳 細(xì)地描述。
2.3.1完全集成的基于Vcom的LCD
2.3.1.1概念A(yù)"
概念A(yù)，可以被認(rèn)為是概念A(yù)的變體，它省去了 ITO傳感層(圖 20中的ITO 2001 )，而采用導(dǎo)電黑底層(位于頂部玻璃下方)作為 觸摸傳感層。作為替換，金屬傳感線可以隱藏在黑底之后，其中所述 黑底可以是聚合物黑底。由此，概念A(yù)，還可以省去FPC上的T-tab 以及與頂部玻璃的相應(yīng)粘合。觸摸傳感線可以通過(guò)導(dǎo)電點(diǎn)布線至底部 玻璃，并且可以直接與觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器芯片相連。此外，F(xiàn)PC可以 是標(biāo)準(zhǔn)LCD FPC。相比于概念A(yù)和B，通過(guò)省去制造步驟和元件， 可以降低成本。
圖44示出了能夠?qū)崿F(xiàn)的一種用導(dǎo)電黑底代替觸摸傳感層的方 法。圖44包括單個(gè)像素上部的側(cè)視圖4401，其中該像素具有在三原 色部分4404之間延伸的黑底4403。通過(guò)平面化(planarizing)介電 層4406，可以將觸摸驅(qū)動(dòng)分段4405與黑底線4403分開。圖44還示 出了具有垂直延伸的黑底線4403的顯示器的頂視圖4402。約96條黑 底線(舉例來(lái)說(shuō)，這相當(dāng)于32個(gè)像素)可以一起連接到電荷放大器 4907的負(fù)端。觸摸驅(qū)動(dòng)分段4405可以采用上述方式來(lái)驅(qū)動(dòng)。接近頂 部玻璃4408的手指有可能擾動(dòng)垂直黑底線4403與觸摸驅(qū)動(dòng)分段4405 之間的電場(chǎng)。這種擾動(dòng)可以由電荷方文大器4407放大，并且可以按本 文中其他地方的描述進(jìn)一步處理。
由于顯示器中觸摸傳感線4403的深度，因此手指或觸摸物體與 傳感線4403之間的最小距離有可能會(huì)受到限制。這樣就會(huì)減小觸摸 信號(hào)強(qiáng)度。該情況可以通過(guò)減小觸摸傳感層上方各層的厚度來(lái)解決，
41由此允許手指或其他觸摸物體更接近傳感線。
2.3.1.2概念X
在圖45和46中例示了概念X。圖45所示的概念X的疊層與標(biāo) 準(zhǔn)LCD的疊層基本等同。觸摸傳感層4501可以嵌入VcoM層(IT02)， 這樣做可以同時(shí)提供雙重用途，即提供VCOM電壓平面以及用作觸摸 傳感器的輸出。觸摸驅(qū)動(dòng)層也可以嵌入現(xiàn)有LCD層。例如，觸摸驅(qū) 動(dòng)可以位于底部玻璃4503上，并且可以是LCD選擇線電路的一部分 (參見圖5)。該選擇線于是可以提供雙重用途，即提供用于子像素 TFT的柵極信號(hào)以及提供觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)VSTM。圖46是概念X的頂視 圖，它示出了將其浮動(dòng)像素4601嵌入VcoM層的觸摸傳感層的一種可 能設(shè)置。
2.3.1.3概念H
在圖47 50中描述了概念H。概念H不需要在顯示器的頂部玻 璃或塑料層外部包含任何ITO。由此，制造工藝可以非常類似于現(xiàn)有 的顯示器制造工藝。
如圖47所示，屏幕的觸摸感測(cè)部分可以是透明阻性薄片 (resistive sheet ) 4701，例如其上沉積了未圖案化的ITO層的玻璃或
塑料基底。顯示器的VcoM層可以用于該觸摸感測(cè)部分。與上述某些
實(shí)施例相比，由于該層不需要被圖案化，因此可以在制造工藝中省去 光刻步驟。在這里為了便于引用，如圖所示將各側(cè)面稱為北邊、南邊、
東邊和西邊o
在阻性薄片外圍可以設(shè)置多個(gè)開關(guān)4702。這些開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)為 玻璃上的TFT。此外，在顯示邊界區(qū)域內(nèi)，在每一個(gè)開關(guān)位置處還顯 示了多個(gè)導(dǎo)電點(diǎn)4703，這些導(dǎo)電點(diǎn)可以將VCOM (頂部玻璃上)連至 底部玻璃上的TFT層。開關(guān)4702可以共同連接到兩條總線，例如北 邊和東邊的開關(guān)與一條總線4704相連，而南邊和西邊的開關(guān)則與第 二總線4705相連。
對(duì)于觸摸感測(cè)，開關(guān)4702可以如下工作。北邊和南邊的開關(guān)可 以用于測(cè)量Y方向的電容。左側(cè)和右側(cè)的開關(guān)則可用于測(cè)量X方向的電容。位于東北和西北角的開關(guān)可以同時(shí)用于X和Y測(cè)量。如圖 49所示，可以通過(guò)用調(diào)制波形Vmod來(lái)激勵(lì)阻性薄片4701對(duì)電容進(jìn) 行測(cè)量。此外，在這里可以測(cè)量將所述薄片驅(qū)動(dòng)到期望電壓所需的電 流(即電荷)，并且可以將其用于確定觸摸的位置。
特別地，如圖49的波形所示，在沒有觸摸的情況下，基線電容 4902可以指示將所述薄片4701激勵(lì)到VMOD電壓所需的電流(電荷)。 如果存在觸摸，那么就會(huì)由于手指電容而可能需要更大的電流4903 (電荷)。這個(gè)更大的電流在下部的波形群組中例示。觸摸位置于是 可以通過(guò)對(duì)圖49所示的基線和信號(hào)波形進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)組合來(lái)確定。
在圖48中例示了在執(zhí)行X方向(即，東-西向)測(cè)量的過(guò)程中用 于觸摸屏的等效電路。C—PARA 4801可以是所述薄片的分布式寄生 電阻，并且C一FINGER 4802可以是觸摸電容，例如位于至東側(cè)路徑 約75%的位置的觸摸。該框圖指示如何能夠?qū)⑺霭弪?qū)動(dòng)至VMOD， 以及如何能夠測(cè)量、組合和處理電荷，并且將其發(fā)送到主機(jī)。
圖50例示了如何可以集成概念H與LCD。特別地，導(dǎo)電點(diǎn)5001 可以與TFT層相連，從而能夠允許對(duì)阻性薄片5002 (VCOM)進(jìn)行調(diào) 制，以便執(zhí)行顯示操作。觸摸感測(cè)操作和顯示操作可以在時(shí)間上復(fù)用。 例如，假設(shè)屏幕刷新率是與16ms的LCD更新周期相對(duì)應(yīng)的60Hz， 那么這其中的一部分時(shí)間可以用于將信息寫入LCD，而另一部分時(shí)間 則可用于觸摸感測(cè)。在LCD更新過(guò)程中，Vmod可以是來(lái)自LCD驅(qū) 動(dòng)器電路的VCOM。在觸摸感測(cè)過(guò)程中，具有不同頻率和幅度的波形 可以取決于觸摸系統(tǒng)的確切細(xì)節(jié)，諸如期望SNR、寄生電容等等來(lái)使 用。此外還應(yīng)該指出，以框圖形式例示的本實(shí)施例中的觸摸感測(cè)電路 既可以集成在LCD驅(qū)動(dòng)器中，也可以是分開的電路。
2.3.1.4概念J
與概念H相似，概念J也不需要在顯示器的頂部玻璃或塑料層 外部包含任何ITO。在圖51中例示了概念J的物理結(jié)構(gòu)。該觸摸感 測(cè)表面可以是與概念H相似的阻性薄片5101，但是其被圖案化成多 個(gè)行條帶5102。圖案化處理可以通過(guò)光刻、激光刪除(laser deletion )或其他已知的圖案化技術(shù)來(lái)完成。通過(guò)將阻性薄片5101圖案化成多 個(gè)條帶5102,沿著頂部和底部(北邊和南邊)的開關(guān)就可被省去，留 下東邊和西邊的開關(guān)5103與行條帶相連。每行5102都可以按順序被 激勵(lì)，例如使用圖52所示的VMOD波形5201。將每一行5102驅(qū)動(dòng)至 調(diào)制電壓所需的電流(電荷)可以是行電容的函數(shù)，其中所述電容可 以是指定行的寄生電容(C一PARA 5301，圖53)與手指或其他觸摸 物體的電容(C—FINGER 5302，圖53)的組合。
如圖52所示，觸摸5202存在時(shí)的信號(hào)可以在數(shù)學(xué)上與基線信號(hào) 5203相結(jié)合，以便計(jì)算觸摸坐標(biāo)。Y輸出可以由每一行的Z輸出的質(zhì) 心來(lái)確定。X輸出則可以由每一行的X輸出的加權(quán)平均來(lái)確定。
圖54示出了如何能將概念J的觸摸傳感器與LCD相集成。導(dǎo)電 點(diǎn)5401可以將頂部玻璃上的VcoM連接到底部玻璃上的TFT層。觸 摸和顯示操作沒有必要進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。相反，在一部分顯示正被更新 的同時(shí)可以就觸摸活動(dòng)掃描另 一部分。在上文中結(jié)合其他實(shí)施例對(duì)各 種用于完成該處理的技術(shù)進(jìn)行了論述。觸摸感測(cè)可以使用不同的頻率 和幅度，但是也可以與LCD行反轉(zhuǎn)進(jìn)行相位同步。開關(guān)5402可以實(shí) 現(xiàn)為玻璃上的TFT。該測(cè)量電路既可以與LCD控制器集成，也可以 是分開的元件。
2.3.1.5概念L
在概念L中，可以向?yàn)V色玻璃添加有源TFT層，以允許分段ITO 層經(jīng)由LCD顯示器的不同區(qū)域來(lái)同時(shí)提供多種功能。在圖55中例示 了概念L的疊層圖。概念L可以與標(biāo)準(zhǔn)LCD顯示器包含相同數(shù)量的 ITO層。然而，在底部玻璃5511上的ITOl 5509和其他結(jié)構(gòu)5507、 5508能夠保持標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，濾色玻璃5505上的有源TFT層5501能 夠允許IT02 5504的區(qū)域(例如，水平行)在VCOM、觸摸驅(qū)動(dòng)或觸 摸傳感這些任務(wù)之間切換。
圖56例示了具有經(jīng)水平分段的IT02層5504的概念L顯示器。 在這里對(duì)該顯示器的不同區(qū)域同時(shí)執(zhí)行下列處理執(zhí)行VcoM調(diào)制(區(qū) 域5601 )和/或?qū)懭?區(qū)域5602 );提供觸摸激勵(lì)(區(qū)域5603 );通過(guò)測(cè)量來(lái)提供觸摸傳感(區(qū)域5604);以及維持在保持狀態(tài)(區(qū)域 5605)。有源TFT層5501中的晶體管可以在指定時(shí)間間隔中將用于 每一個(gè)水平行的信號(hào)切換到期望功能。在相同序列中，每個(gè)區(qū)域都可
以具有針對(duì)每種狀態(tài)的同等暴露，由此基本消除不均勻性。由于提供 觸摸激勵(lì)可能干擾LC兩端的電壓，因此LCD像素寫入處理可以緊 接在觸摸激勵(lì)階段之后發(fā)生，以縮短任何干擾的持續(xù)時(shí)間。對(duì)某個(gè)區(qū) 域的LCD像素寫入可以在VcoM調(diào)制過(guò)程中發(fā)生，同時(shí)相鄰各分段則 可以經(jīng)歷VCOM調(diào)制以便在像素寫入過(guò)程中維持統(tǒng)一 的邊界條件。
濾色板可以使用與用于有源陣列處理相類似的處理來(lái)形成。形成 附加TFT層的處理可能涉及附加步驟，但是這兩個(gè)基底的后端處理 可以保持與標(biāo)準(zhǔn)LCD的處理基本相似。這些技術(shù)可以在不使用低電 阻ITO的情況下允許此類顯示器適用于較大尺寸面板。
2.3.1.6概念Ml和M2
圖57和58分別示出了概念Ml和M2的疊層圖。概念Ml和 M2可以向?yàn)V色玻璃中添加圖案化的ITO和金屬層以供觸摸感測(cè)。雖 然概念Ml和M2相似，但是它們的一個(gè)不同之處在于ITOl和IT02 層的不同用途。概念Ml可以將ITO1 5701用于觸摸感測(cè)，并且可以 將IT02 5702用于VCOM (在設(shè)置/保持LCD像素電壓時(shí))和觸摸驅(qū) 動(dòng)(在未寫入像素電壓時(shí))兩者。概念M2可以將ITO1 5801用于觸 :溪驅(qū)動(dòng)，并且可以將IT02 5802用于Vcom和觸4莫感測(cè)。對(duì)這兩個(gè)概 念Ml和M2來(lái)說(shuō)，頂部玻璃5703、 5803不必包括任何晶體管或其他 有源元件。
在任一概念Ml或M2中，可以通過(guò)對(duì)VcoM分段來(lái)允許一個(gè)顯 示區(qū)域在顯示更新過(guò)程中保持恒定的Vcom,與此同時(shí)就觸摸活動(dòng)而 對(duì)另 一個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立掃描。這樣做可以減小觸摸感測(cè)與顯示功能之 間的干擾。
圖59、 60和61示出了被分段成三個(gè)區(qū)域(5901、 5902、 5卯3; 圖59)的示例性顯示器(與概念M2相對(duì)應(yīng))，其中有兩個(gè)區(qū)域可以 同時(shí)執(zhí)行觸摸掃描(例如區(qū)域5卯1， 5902)，而第三個(gè)區(qū)域的顯示器
45像素則可以被更新(例如區(qū)域5903)。在圖61左側(cè)，位于ITOl和 Ml (金屬1)層的27條垂直驅(qū)動(dòng)線6101可以提供三個(gè)不同區(qū)域，其 中每一個(gè)區(qū)域都具有9個(gè)觸摸列。每一條驅(qū)動(dòng)線(每個(gè)觸摸列3條) 都可以具有一個(gè)下至陣列玻璃并且可以;陂布線至驅(qū)動(dòng)器ASIC的導(dǎo)電 點(diǎn)(未示出)。
圖61右側(cè)示出了用于IT02層的分段水平行的可能模式，其中 包括用于第一組交替行6102的Vcom和VHOLD以及用于第二組交替行 6103的VCOM、 VHOLD以及VSENSE。每一個(gè)IT02行都可以向下經(jīng)由導(dǎo) 電點(diǎn)(未示出)連接到陣列玻璃，由此可以使用LTPSTFT開關(guān)來(lái)切 換行模式。圖61右側(cè)示出了 21個(gè)傳感行，其中有14個(gè)傳感行是可 以在任何時(shí)間感測(cè)的(但是其他行數(shù)也可以更多)。
圖62示出了用于圖59、 60和61所示的示例性顯示器的觸摸感 測(cè)的電路圖。VsTM驅(qū)動(dòng)器6200通過(guò)金屬驅(qū)動(dòng)列6202發(fā)送信號(hào)，其中
所述驅(qū)動(dòng)列可以具有電阻RMete。,和寄生電容Cdrv。觸摸電容Csig可以
經(jīng)由ITO行來(lái)測(cè)量，其中所述ITO行可以具有電阻Rit。2,以及寄生 電容Cit。2r。w。在到達(dá)電荷放大器6204之前，觸摸感測(cè)電荷還有可能
受到兩個(gè)附加電阻Rswl和Rb。rder的影響。
60 fps的顯示幀更新率可以對(duì)應(yīng)于120 fps的觸4莫掃描率。如果 需要(例如在小型多點(diǎn)觸摸顯示器中)，設(shè)計(jì)人員可以選擇減小觸摸 掃描率(例如減至60印s)，由此節(jié)約電力并且有可能降低復(fù)雜性。 因此，當(dāng)顯示器的某些區(qū)域中既未發(fā)生顯示更新也沒有進(jìn)行觸摸掃描 時(shí)，這些區(qū)域可以留在"保持狀態(tài)"。
圖63示出了在其中顯示區(qū)域可被水平而不是垂直掃描和更新的 顯示器(與圖60中的一樣)。觸摸驅(qū)動(dòng)和觸摸傳感區(qū)域可以交織， 由此如傳感場(chǎng)線(field line) 6305所示，為觸4莫驅(qū)動(dòng)行6301施加的 激勵(lì)可以同時(shí)從兩個(gè)傳感行6302和6303感測(cè)。
黑掩模層可以用于隱藏ITO層中的金屬線和/或間隙。例如， IT02中的金屬驅(qū)動(dòng)線、蝕刻間隙以及IT01中蝕刻間隙可以完全或者 部分隱藏在黑掩^^之后(如圖64所示)。這樣做可以減少或消除這些項(xiàng)目對(duì)顯示器用戶的視覺影響。
2.3.1.7概念M3
如圖65所示，概念M3可以與概念Ml和M2相似，但是其將 觸摸驅(qū)動(dòng)和觸摸感測(cè)集成在了單個(gè)分段的ITO層6501中。雖然上述 各個(gè)實(shí)施例將驅(qū)動(dòng)和傳感電極包含在了分開的層上，但是概念M3可 以將驅(qū)動(dòng)和傳感電極包含在相同平面內(nèi)。通過(guò)添加介電層6502，可以 使得觸摸感測(cè)部件免受其他電場(chǎng)和/或效應(yīng)的影響。
圖66和67例示了被分段成三個(gè)區(qū)域6601、 6602、 6603的概念 M3的顯示，這三個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域在顯示幀的每個(gè)循環(huán)更新過(guò)程 中都可以在觸摸激勵(lì)/感測(cè)階段、LCD像素寫入階段以及保持階段之 間交替。圖68例示了能夠劃分顯示器的接線細(xì)節(jié)和布局設(shè)置。ITOl 行6801可以經(jīng)由導(dǎo)電點(diǎn)6802連接到TFT玻璃上的LTPS開關(guān)，其中
該開關(guān)會(huì)為該行在Vcom與vhold之間切換電壓。每一個(gè)列都可以使
用三條傳感線6803 (每一個(gè)區(qū)域一條傳感線)，其中該線路將被復(fù)用， 以便在相應(yīng)時(shí)幀中測(cè)量活動(dòng)區(qū)域。在對(duì)某個(gè)區(qū)域執(zhí)行觸摸掃描的過(guò)程 中，與區(qū)域中的行對(duì)應(yīng)的觸摸驅(qū)動(dòng)部件可以被激活，并且可以同時(shí)對(duì) 該行的所有列進(jìn)行感測(cè)。在就觸摸活動(dòng)而對(duì)顯示器的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行掃
描的時(shí)間內(nèi)，另一個(gè)區(qū)域可以調(diào)制VcoM和/或更新顯示器像素。
通過(guò)向ITO的區(qū)域添加金屬分段(圖68中的6805)，可以減小 ITO的電阻。例如，可以向ITOl驅(qū)動(dòng)電極6804添加短金屬分段，以 減小觸摸信號(hào)的相位延遲。這些金屬線可以隱藏在黑掩模層之后。
如圖69所示，保護(hù)跡線6903可以用于阻攔觸摸與傳感電極之間 未被玻璃向上傳遞的場(chǎng)線，在這種情況下，它們將會(huì)受到手指或其他 觸摸物體的影響。這樣做可以減小噪聲以及增強(qiáng)測(cè)得的觸摸對(duì)顯示器 的影響。圖70示出了沒有保護(hù)跡線的顯示器的頂視圖7001和截面圖 7002,其中諸如驅(qū)動(dòng)電極7003和傳感電極7004之類的觸摸感測(cè)部件 的各行被窄間隙分開。當(dāng)觸摸感測(cè)有效時(shí)，通過(guò)將IT02層6905 (VcoM)接地，可以將觸摸感測(cè)和顯示功能彼此屏蔽。圖69示出了 顯示器的頂視圖11101和截面圖6902,其中該顯示器包括被布置在
47ITOl上的觸摸感測(cè)部件，例如驅(qū)動(dòng)電極6卯4和傳感電極6905的各 行之間接地保護(hù)跡線6卯3。 2.3.1.8概念Pl和P2
概念Pl和P2與概念M3相似，它們可以在相同平面提供觸摸 驅(qū)動(dòng)和觸摸傳感電極。但是如圖71所示，概念Pl和P2還可以提供 附加益處，那就是可單獨(dú)尋址的觸摸像素。每一個(gè)觸摸像素都可以包 括驅(qū)動(dòng)電極7102、傳感電極7103以及相應(yīng)驅(qū)動(dòng)線7104和傳感線7105， 這些線路可以單獨(dú)布線并連接到顯示邊界上的總線。這些線路可以用 導(dǎo)電黑掩模形成，由此允許顯示器中業(yè)已存在的黑掩模區(qū)域?yàn)橛|摸感 測(cè)提供附加服務(wù)。作為替換，這些線路也可以是布置在黑底之后的金 屬線，其中所述黑底可以是聚合物黑底。
圖72示出了概念P1的疊層圖。概念P1可以在各種方面不同于 標(biāo)準(zhǔn)的LCD處理。例如， 一部分標(biāo)準(zhǔn)聚合物黑底可以被改為具有低 電阻金屬村背的黑鉻。然后，這些導(dǎo)電線可以用于對(duì)往來(lái)于觸摸像素 的信號(hào)進(jìn)行布線。在附加的掩模步驟中，在黑掩模后面可以添加圖案 化的ITO層7202。通過(guò)添加STN類型的導(dǎo)電點(diǎn)7203，可以將用于每 一個(gè)觸摸像素的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和傳感信號(hào)布線到LTPS TFT板(例如每個(gè) 觸摸像素使用2個(gè)點(diǎn))。此外還可以加厚濾色層和邊界平面化層7204,
以便減小觸摸驅(qū)動(dòng)與VcoM之間的電容。
圖73示出了概念P2的疊層圖。除了并入如上參考概念P1描述 的四種變化之外，概念P2還可以包括圖案化的ITO層7301,其中所
述層可以用于創(chuàng)建分段的Vcom。通過(guò)對(duì)VcoM分段，可以隔離觸摸驅(qū)
動(dòng)和顯示操作，由此潛在改善信噪比。圖74示出了一個(gè)突顯用于概 念P2的VCOM信號(hào)耦合的電路圖。通過(guò)保持用于回流的獨(dú)立總線 (Vholdbusl和Vholdbus2)，可以減小耦合電荷。此外，通過(guò)為一 半觸摸像素使用互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，可以減小Vholdbusl中的回流。
圖71和75例示了往來(lái)于感測(cè)和驅(qū)動(dòng)像素的觸摸傳感和觸摸驅(qū)動(dòng) 線的示例性布線。在這里可以將一組驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線從顯示器各端的 總線線路7501、 7502水平布線到每一個(gè)單獨(dú)的觸摸像素7101。這些線路可以隱藏在黑掩模層后面，或者也可以并入導(dǎo)電黑掩模層。此外， 這種布線還可以位于單個(gè)層上。用于單獨(dú)的觸摸像素的信號(hào)可以使用
LTPS TFT并且通過(guò)總線線路而4皮尋址和復(fù)用。
如果能夠驅(qū)動(dòng)單獨(dú)的像素而不是整個(gè)行，則可以減小寄生電容。 此外，可單獨(dú)尋址的觸摸像素還允許以"隨機(jī)訪問(wèn)，，模式而不僅僅是用 逐行模式來(lái)掃描觸摸陣列。這樣做可以提高將觸摸感測(cè)與顯示更新進(jìn) 行交錯(cuò)的處理的靈活性。例如，圖76描述了一種可能的掃描圖案。 由于該系統(tǒng)可以掃描任何期望圖案中的觸摸像素，因此該掃描圖案可 以被設(shè)計(jì)成確保從不在同 一時(shí)間驅(qū)動(dòng)相鄰的行和相鄰像素，由此避免 可能導(dǎo)致信號(hào)損失或信噪比降低的邊緣場(chǎng)(fringe field )交互。在圖 76中，方塊7601和7602各自包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電極和一個(gè)傳感電極。方 塊7601對(duì)應(yīng)的是同相驅(qū)動(dòng)，而方塊7602對(duì)應(yīng)的則是180度異相驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。在該圖中，兩個(gè)行(總共24個(gè)像素)可以被覆蓋在五個(gè)序列 中，并且每一次都掃描四個(gè)#>素。
2.3.1.9概念D
另一個(gè)實(shí)施例，即概念D可以通過(guò)為每一個(gè)觸摸像素使用兩個(gè) 分段ITO層以及附加晶體管來(lái)支持多點(diǎn)觸摸感測(cè)處理。圖77示出了 概念D的電路圖。在顯示更新過(guò)程中，該電路可以像在標(biāo)準(zhǔn)LCD顯 示器中那樣起作用。柵極驅(qū)動(dòng)7700可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)晶體管(Ql 7702和 Q2 7704 )，由此允許來(lái)自VCOM總線7706和數(shù)據(jù)線7708的信號(hào)將電 荷傳送至一組用于控制LC (CST7710、 CLC17712以及Clc27714)的 電容器。在關(guān)斷晶體管Q2 7704時(shí)，VCOM 7706將會(huì)斷開與CST 7710 的連接，由此允許將VcoM線7706用于觸摸感測(cè)。特別地，線路7706 可以用于將電荷經(jīng)由CIN 7716和Cout 7718，經(jīng)由數(shù)據(jù)線7708 (用作 觸摸傳感線)發(fā)送到電荷放大器7720內(nèi)。接近顯示器的導(dǎo)電物體(例 如用戶的手指、指示筆等等)可以以一種能被電荷放大器7720測(cè)量 的方式來(lái)擾動(dòng)系統(tǒng)電容。
圖78和79示出了基于概念D的顯示器中的子像素疊層圖。在 圖78中，ITOl層可以分段成兩個(gè)板，即A 7722和C 7726。 IT02層可以分段成孤島(例如B7724)，這些孤島可以位于子像素上，并 且充當(dāng)ITOl層中的各板的反電極。在顯示更新過(guò)程中，孤島7724 與各板(A7722、 C7726)之間的電壓差可以用于控制液晶7804。在 觸摸感測(cè)過(guò)程中，其中可以對(duì)遍及子像素(例如圖129中的Cl、 C2、 Cin、 Cout和Cst)的電容的擾動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，以便確定導(dǎo)電物體的接 近度。
圖80示出了概念D的組合的接線疊層圖。圖81示出了概念D 的一個(gè)實(shí)施例的物理實(shí)現(xiàn)方式。
2.3.2完全集成且基于IPS的LCD
在圖82中示意性地例示了平面轉(zhuǎn)換(IPS),它可以用于創(chuàng)建具 有更寬視角的LCD顯示器。雖然某些LCD (例如扭曲向列型LCD) 使用的是垂直設(shè)置的電極對(duì)(相關(guān)實(shí)例如圖20所示)，但在IPS LCD 中，用于控制液晶8203定向的兩個(gè)電極8201、 8202可以在相同層中 (例如在單個(gè)平面中)彼此平行。通過(guò)以這種方式確定電極方向，可 以生成一個(gè)穿過(guò)液晶的水平電場(chǎng)8200，其中該電場(chǎng)可以使所述液晶平 行于面板前部，由此增大視角。IPS顯示器中的液晶分子并未錨定到 上方或下方的層(相關(guān)實(shí)例如圖82所示)，而是改為可以自由旋轉(zhuǎn)， 以便將其自身對(duì)準(zhǔn)電場(chǎng)8200，同時(shí)保持彼此平行以及與顯示電極平面 平行。圖83示出了位于可以使用平面轉(zhuǎn)換的顯示器中的交叉指型電 極對(duì)(interdigitated pair of electrodes ) 8301、 8302所具有的更為實(shí) 際的設(shè)置。
由于IPS顯示器缺少可用于觸摸驅(qū)動(dòng)或觸摸傳感的VcoM層，因
此，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以允許將用于顯示器更新的相同電極還用 于觸摸感測(cè)，以便提供觸摸感測(cè)能力。這些電極可以由附加電路來(lái)補(bǔ)
充(complimented )。在上述某些實(shí)施例中，觸摸像素有可能與大量 顯示器像素重疊。與之相反，由于下述IPS實(shí)施例可以將相同電極用 于顯示器控制和觸摸感測(cè)，因此可以在附加成本極低或沒有附加成本 的情況下獲取更高的觸摸分辨率。作為替換，在這里可以聚集多個(gè)觸 摸像素，以便產(chǎn)生分辨率較低的組合的觸摸信號(hào)。
502.3.2.1概念E
在圖84中例示了一個(gè)IPS實(shí)施例，即概念E。如上所述，在基 于IPS的觸摸感測(cè)顯示器中，電極可以處于相同平面內(nèi)，并且可以具 有交叉指型結(jié)構(gòu)(如圖84所示)。雖然電極A 8400和電極B 8402 可以用于在顯示更新過(guò)程中確定液晶層方向，但是這些電極還可用于 (與附加部件組合)實(shí)現(xiàn)觸摸感測(cè)。例如，基于像素正在經(jīng)歷顯示更 新還是觸摸感測(cè)，概念E可以使用附加開關(guān)8404來(lái)改變用于一組信 號(hào)線的驅(qū)動(dòng)。此外，概念E還可以包括電容(Cir^A8406、 COUT—A 8408、CIN—B 8410和COUT^B 8412 )以及兩個(gè)晶體管(晶體管Ql 8414 和晶體管Q2 8416)，以便控制這些電極何時(shí)將用于顯示更新何時(shí)將 用于觸摸感測(cè)。
在觸摸感測(cè)過(guò)程中，晶體管Ql 8414和Q2 8418是關(guān)斷的，由此 斷開電極與顯示信號(hào)的連接，并且允許將電極用來(lái)測(cè)量電容。然后， VcoM金屬線8416可以連至觸摸激勵(lì)信號(hào)8418。該激勵(lì)信號(hào)可以經(jīng)由 CIN—A 8406和CIN—B 8410發(fā)送到可與電荷it大器8422相連的 COUT A 8408和COUT—B 8412。 CIN與COUT之間的電容CS1G(未 示出)可用于檢測(cè)觸摸。在沒有傳感像素被觸摸時(shí)，遞送到電荷放大 器8422的電荷主要取決于兩對(duì)CIN和COUT電容器之間的電容。當(dāng)
某個(gè)物體(例如手指)接近電極時(shí)，CsK;電容有可能受到擾動(dòng)(例如
降低)，并且該擾動(dòng)可以被電荷放大器8422作為所傳送電荷量的變 化來(lái)進(jìn)行測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)選擇CIN和COUT的值來(lái)適合電荷放大器 8422的期望輸入范圍，由此優(yōu)化觸摸信號(hào)強(qiáng)度。
通過(guò)在觸摸感測(cè)過(guò)程中使用高頻信號(hào)，可以將電極用于執(zhí)行觸摸 感測(cè)，而不會(huì)對(duì)顯示器狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。由于LC分子很大并且是 非極性的，因此，通過(guò)使用不改變或者不在LC兩端的RMS電壓上 施加DC分量的高頻場(chǎng)，可以在不改變顯示器狀態(tài)的情況下檢測(cè)觸摸。
圖85示出了概念E的疊層圖。如所述，所有觸摸部件都可以在 TFT板8501上形成。
2.3.2.2概念Q對(duì)基于IPS的觸摸感測(cè)顯示器來(lái)說(shuō)，其另一個(gè)實(shí)施例是概念Q， 該實(shí)施例同樣允許將LCD的TFT玻璃部件(例如金屬布線線路、電 極等)用于顯示和觸摸感測(cè)功能兩者。這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是 不需要改變顯示器工廠設(shè)備。對(duì)常規(guī)LCD制造來(lái)說(shuō)，唯一添加的內(nèi) 容包括添加觸摸感測(cè)電子設(shè)備。
概念Q包括圖105和106所示的兩類像素。在圖105中例示了 像素類型A。每一個(gè)像素10501都包括三個(gè)端子，即選擇端子10502、 數(shù)據(jù)端子10503和公共端子10504。每一個(gè)A類^^素都有沿著列10505 連接的公共端子，以便形成觸摸感測(cè)列。在圖106中描述了像素類型 B。每一個(gè)像素10601也包括三個(gè)端子，即選擇端子10602、數(shù)據(jù)端子 10603以及公共端子10604。每一個(gè)B類像素也有沿著行10605連接 的公共端子，以便形成觸摸感測(cè)行。這些像素可以像圖17顯示的那 樣設(shè)置，以帶有多個(gè)觸摸傳感行10702和多個(gè)觸摸傳感列10703。觸 摸感測(cè)芯片10701可以包括驅(qū)動(dòng)激勵(lì)和感測(cè)電路，并且可以與這些行 和列相連。
觸摸感測(cè)芯片可以如下工作。在第一時(shí)段中，在LCD更新時(shí)， 所有的行和列都可以保持接地。在某些實(shí)施例中，這個(gè)第一時(shí)段可以 是一個(gè)約12ms的周期。在下一個(gè)時(shí)段中，在每一個(gè)B類像素處也就 是觸摸行處的電容被感測(cè)的同時(shí)，可以使用激勵(lì)波形來(lái)驅(qū)動(dòng)A類像 素，即觸摸列。在下一個(gè)時(shí)段中，在每一個(gè)A類像素處也就是觸摸列 處的電容被感測(cè)的同時(shí)，可以使用激勵(lì)波形來(lái)驅(qū)動(dòng)B類像素，即觸摸 列。然后，該處理可以重復(fù)執(zhí)行。這兩個(gè)觸摸感測(cè)周期約為2ms。激 勵(lì)波形可以采用各種形式。在某些實(shí)施例中，它可以是峰-峰值約為 5V且DC偏移量為零的正弦波。此外，其他時(shí)段和波形也是可以使用 的。
2.3.2.3概念G
在基于IPS的觸摸感測(cè)顯示器中可能出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是如果在 觸摸與LC之間缺少屏蔽，則意味著手指(或其他觸摸物體)有可能 影響顯示輸出。例如，觸摸屏幕的手指可能影響用于控制LC的場(chǎng)，
52從而引起顯示失真。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)解決方案可以是在用戶與顯
示器子像素之間放置防護(hù)罩(例如透明的ITO層)。但是，該防護(hù)罩 有可能阻攔用于觸摸感測(cè)的電場(chǎng)，由此就會(huì)妨礙觸摸感測(cè)。
該問(wèn)題可以由一個(gè)實(shí)施例，即概念G來(lái)克服，其中該實(shí)施例如 圖86中的疊層圖所示是通過(guò)翻轉(zhuǎn)顯示器的各層來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題的。 這樣4故可以將LC8600放置在TFT板8602與用戶相對(duì)的一側(cè)上。由 此，用于控制LC 8600的場(chǎng)線通?？梢员欢ㄏ蛞赃h(yuǎn)離LCD的觸摸側(cè)。 這就可以在被布置在觸摸物體與LC 8600之間的金屬區(qū)域，例如數(shù)據(jù) 線、柵極線以及電極來(lái)為L(zhǎng)C提供部分或完整屏蔽。
2.3.2.4概念F
另一個(gè)實(shí)施例，即概念F可以減小顯示擾動(dòng)，同時(shí)保持LCD數(shù) 據(jù)總線不變(相對(duì)于非觸摸IPS顯示器)，并且不需要附加ITO層也 不會(huì)使層對(duì)準(zhǔn)更為困難。與使用共享數(shù)據(jù)線(如在概念E和G中那 樣)不同，概念F可以通過(guò)在金屬層(Ml)中添加一組可以充當(dāng)輸 出傳感線8700且已布線的金屬線來(lái)減小潛在的顯示擾動(dòng)。如圖87中 以及如圖134中關(guān)于概念F的子像素疊層圖中所示，這些輸出傳感線 8700可以在顯示電路下方垂直延伸經(jīng)過(guò)顯示器的整個(gè)區(qū)域。通過(guò)使用 分開的金屬層以供輸出感測(cè)，概念F可以允許移除為概念E所示的一 個(gè)晶體管(圖84)。此外還應(yīng)注意到，概念F將會(huì)翻轉(zhuǎn)顯示層，以便 進(jìn)一步減小上文中結(jié)合概念G描述的潛在顯示擾動(dòng)。
3.啟用寺支術(shù)
對(duì)上述實(shí)施例中的許多來(lái)說(shuō)，各種特性都是可以應(yīng)用的。在下文 中將對(duì)其實(shí)例進(jìn)行描述。
3.1 DITO
在很多實(shí)施例中，ITO可以沉積在基底兩側(cè)并被圖案化。在2007 年1月3日提交的名為"Double-sided Touch Sensitive Panel With ITO Metal Electrodes，，的美國(guó)專利申請(qǐng)11/650,049中描述了各種用于該目 的的各種技術(shù)和處理，其中該申請(qǐng)?jiān)谶@里全部引入作為參考。
3.2用金屬來(lái)替換圖案化的ITO各種實(shí)施例均可省去用于形成觸摸傳感電極的圖案化ITO層， 并且使用沉積在其中某個(gè)層、例如頂部玻璃上的極細(xì)金屬線來(lái)替換該 層。這樣做具有很多優(yōu)點(diǎn)，其中包括省去了 ITO處理步驟。此外，傳 感線電極可以做得很細(xì)(例如約10微米量級(jí))，由此不會(huì)干擾對(duì)顯 示器的視覺。這種線路厚度的減小還可以減小寄生電容，如上所述， 這樣做可以增強(qiáng)觸摸屏操作的各個(gè)方面。最后，由于來(lái)自顯示器的光 沒有穿過(guò)基本上用ITO覆蓋的層，因此，顏色和透射率將可以得到改 善。
3.3使用塑料作為觸摸傳感基底
上述各個(gè)實(shí)施例是在玻璃基底的上下文中描述的。但在某些實(shí)施 例中，通過(guò)用塑料替換這其中的一個(gè)或多個(gè)基底，可以節(jié)約成本并減 小厚度。圖89和90例示了圖89所示的基于玻璃的系統(tǒng)與圖90所示 的基于塑料的系統(tǒng)之間的某些差別。雖然是在一個(gè)特定實(shí)施例的上下 文中描述的，但是替換塑料基底的原理可以應(yīng)用于任何概念。
圖89例示了基于玻璃的系統(tǒng)的疊層。例示的尺寸是使用當(dāng)前技 術(shù)的實(shí)例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，其他厚度同樣是可以使用 的，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步則尤其如此。從頂部開始，具有約0.8 mm 的示例性厚度的覆蓋物8901可以位于折射率匹配層8902 (例如厚約 0.18 mm )的上方。位于折射率匹配層下方的可以是頂部偏振器8903。 頂部偏振器8903可以具有約0.2 mm的厚度。下一層可以是在每側(cè)面 都具有圖案化的ITO的玻璃層8904 (例如厚約0.5mm)。傳感電極 可以在頂面圖案化，其中舉例來(lái)說(shuō)，該電極同樣可以粘合到FPC 8卯5。 LCD的驅(qū)動(dòng)電極和VcoM層可以在玻璃層8905的底面上被圖案化。 在其下方可以是另一個(gè)玻璃層8906，其中該玻璃層具有約0.3 mm的 示例性厚度，其上可以形成該顯示器的TFT層。這個(gè)玻璃層頂面同 樣可以粘合到與顯示器及觸摸感測(cè)電路8卯8兩者相連的FPC 8907。 在其下方可以是底部偏振器，后者下方可以是顯示背光8910。
從頂部到底部的總厚度約為2.0 mm。各種ASIC和分立電路元 件既可以位于玻璃上，也可以經(jīng)由FPC連接。圖案化的ITO可以位
54于另一個(gè)塑料層上，例如頂部覆蓋物的底側(cè)等等。
圖90例示了一種相似的設(shè)置，在該設(shè)置中，通過(guò)將觸摸傳感層 9002移動(dòng)到塑料偏振器9003，就能減小中間玻璃層9001的厚度。在 塑料偏振器9003上圖案化觸摸傳感層9002的處理可以通過(guò)各種已知 方法來(lái)完成。厚度的減小可以歸因于不必在兩側(cè)對(duì)玻璃進(jìn)行圖案化。 由于存在處理問(wèn)題，因此在LCD工藝中使用的玻璃可以例如以約0.5 mm的厚度來(lái)處理，于是在處理之后磨薄至約0.3 111111。通過(guò)讓電路部 件處于兩個(gè)側(cè)面上，可以避免磨損玻璃。但在圖卯的實(shí)施例中，由 于中間玻璃卯Ol具有只在其一側(cè)圖案化的電極，因此它是可以磨薄 的，由此，其厚度總計(jì)可以減小約0.2 mm。這一設(shè)置可以包括與偏 振器相連的附加FPC連接9004，后者可以使用低溫粘合處理來(lái)粘合。 使用塑料基底的附加優(yōu)點(diǎn)還在于可以使用具有不同介電常數(shù)的材料， 這樣做可以提供靈活性，并且可以增強(qiáng)電容性感測(cè)電路的操作。
在圖91中例示了塑料基底實(shí)施例的一個(gè)變體。電極9101 (例如 驅(qū)動(dòng)線或傳感線)可以在多個(gè)塑料基底9102、 9103上被圖案化，然 后，這些基底可以粘著在一起。由于塑料基底可以更薄(例如，約為 玻璃基底厚度的一半)，因此，該技術(shù)甚至可以提供更薄的觸摸屏。
在圖92所示的另一個(gè)變體中，聚酯(polyester)基底9201可以 具有在任一側(cè)圖案化的電極9202。該實(shí)施例可以包括用于在兩側(cè)之間 連接并且穿過(guò)基底9202的檢查孔(access hole)。聚酯基底9201可 以布置在諸如手持式計(jì)算機(jī)之類的設(shè)備的覆蓋物9204中。在圖93中 例示了另一個(gè)變體，其中該圖例示了具有在頂面被圖案化的ITO電極 9302的聚酯層9301,并且該聚酯層帶有穿過(guò)基底9301到達(dá)第二玻璃 基底9304的檢查孔9303以及在頂面上被圖案化的ITO電極9305。
圖94例示了例如手持式計(jì)算機(jī)9401的設(shè)備的顛倒視圖。通過(guò)將 其顛倒，意味著該設(shè)備的用戶表面即為底面(未示出)。ITO觸摸感 測(cè)電極9402可以在用戶表面的背面圖案化，其中在設(shè)備裝配過(guò)程中， 在其上放置了具有放置在接觸面上的ITO的疊層9403。在圖95中例 示了該概念的另一個(gè)變體，其中該變體示出了根據(jù)這里論述的各個(gè)實(shí)
55施例之一而在模制的塑料覆蓋物70的內(nèi)部以及各層9503疊層頂部圖 案化的ITO電極9501。在圖95的圖示中，設(shè)備的用戶面可以是頂面 9504。
圖96、 97和98例示了聚酯基底制造過(guò)程中的步驟序列，其中在 該基底上布置有適于這里描述的觸摸感測(cè)的ITO電極圖案。圖96例 示了圖案化的聚酯薄片9601，其中該聚酯薄片被圖案化成了 ITO 9602 的隔離方形網(wǎng)格。ITO的電阻率可以是約200歐或更小。單獨(dú)的電極 可以是約1 mmx 1 mm大小，其間隙可以是30孩i米。在所示實(shí)施例 中，薄片9601可以是約50 mmx80 mm大小，這是一個(gè)適合手持式 計(jì)算機(jī)、多媒體播放器、移動(dòng)電話或類似設(shè)備的大小，但對(duì)本領(lǐng)域技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，各種其他的大小和/或應(yīng)用也是可以想到的。如截面圖所 示，薄片的厚度可以小到25微米，但是25 200微米的尺寸也是可以 使用的。很明顯，這樣做可以在設(shè)備厚度方面提供顯著優(yōu)點(diǎn)。
在圖97中，F(xiàn)PC 9701可以粘合到圖案化基底9702。例如，在 圖98中，覆蓋物9801可以是厚約為0.8 mm的PMMA層，并且可以 使用可選透明粘合劑粘著至PET基底9802。
3.4電平移動(dòng)器/解碼器與LCD控制器的集成
在某些實(shí)施例中，在LCD外圍區(qū)域(參見圖6)可以放置附加 電路(有源、無(wú)源或者同時(shí)是有源和無(wú)源)，以便支持將Vstm信號(hào) 遞送到觸摸驅(qū)動(dòng)分段。外圍區(qū)域電路及其設(shè)計(jì)規(guī)則方面的細(xì)節(jié)可以取 決于特定制造工藝細(xì)節(jié)以及所用TFT 4支術(shù)(即PMOS、 NMOS或 CMOS)。以下四個(gè)小節(jié)論述的是在考慮了不同驅(qū)動(dòng)電路集成設(shè)置的 情況下實(shí)現(xiàn)外圍觸摸驅(qū)動(dòng)電路的方法。
3.4.1分立的電平移動(dòng)器/解碼器芯片
在一種方法中，分立的電平移動(dòng)器/解碼器COG可以附著于底部 玻璃(參見圖22)。在該設(shè)置中，在外圍區(qū)域中有可能需要金屬跡線。 跡線數(shù)量取決于觸摸驅(qū)動(dòng)分段數(shù)量，其中對(duì)小型顯示器來(lái)說(shuō)，該數(shù)量 可以小于20。該方法的設(shè)計(jì)目標(biāo)可以包括減小電容性耦合，而后者可 以受觸摸驅(qū)動(dòng)跡線之間的間距以及觸摸驅(qū)動(dòng)跡線與外圍區(qū)域中的其
56他LCD電路之間的空間的影響。此外，較低的跡線阻抗還有助于減 小相鄰觸摸驅(qū)動(dòng)跡線之間的電容性耦合。
例如，最長(zhǎng)跡線、電平移動(dòng)器/解碼器輸出電阻、導(dǎo)電點(diǎn)以及ITO 驅(qū)動(dòng)分段的組合電阻可以被限制在約450歐姆。觸摸驅(qū)動(dòng)ITO的電阻 可以是約330歐姆(假設(shè)ITO薄片電阻是30歐姆/方塊和11方塊)， 這樣會(huì)為其他元件留有120歐姆。下表示出了一種為觸摸驅(qū)動(dòng)電路中 的每一元件分配該電阻的處理。
電平移動(dòng)器/解碼器輸出金屬跡線導(dǎo)電點(diǎn)ITO分段
10歐姆100歐姆10歐姆330歐姆
較寬跡線和/或較低的薄片電阻可以用于獲取期望的跡線電阻。
例如，對(duì)100歐的跡線電阻來(lái)說(shuō)，如果薄片電阻是200歐姆/方塊，那 么期望的跡線寬度可以是0.18 mm或更寬。
當(dāng)然，只有最長(zhǎng)觸摸驅(qū)動(dòng)跡線才相應(yīng)需要最大寬度。對(duì)相應(yīng)較短 的其他觸摸驅(qū)動(dòng)跡線來(lái)說(shuō)，這些跡線可以相應(yīng)具有較小的寬度。舉例 而言，如果最短跡線是5mm，那么其寬度可以是約0.01 mm。
圖99示出了用于概念A(yù)的電平移動(dòng)器/解碼器COG 9卯1的簡(jiǎn)化 圖(對(duì)概念B來(lái)說(shuō)，可以省去晶體管Ql和ENB—LCD[x解碼器)。 已注冊(cè)的解碼器組塊9902可以包括三個(gè)分開的已注冊(cè)解碼器，并且 每一次都可以加栽一個(gè)解碼器。在這三個(gè)解碼器中的每一個(gè)解碼器可 以借由來(lái)自觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)信號(hào)而被選擇，并且可以使用5 比特?cái)?shù)據(jù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行編程。該解碼器的輸出可以控制與電平移動(dòng)器/ 解碼器的每一個(gè)輸出部分相關(guān)聯(lián)的三個(gè)晶體管Ql、 Q2、 Q3。每一個(gè)
輸出部分都可以位于三種狀態(tài)之一1) LCD (Ql開啟，Q2和Q3 關(guān)閉)，2)觸摸(Q2開啟，Ql和Q3關(guān)閉)，或者3) GND (接地) (Q3開啟，Ql和Q2關(guān)閉)。如上所述，Q2的輸出電阻可以是約 IO歐姆或更小，以便減小VsTM相位延遲。對(duì)概念B來(lái)說(shuō)，LCD解碼 器和Ql都是可以省去的。
3.4.2完全集成在外圍區(qū)域的電平移動(dòng)器/解碼器 電平移動(dòng)器/解碼器的功能(圖99)還可以完全集成在底部玻璃
57的外圍區(qū)域中。借助該方法，TFT技術(shù)的類型將變得與功耗相關(guān)。雖 然CMOS TFT技術(shù)可以提供較低的功耗，但是與NMOS或PMOS 相比它更為昂貴。盡管如此，可以根據(jù)特定設(shè)計(jì)常數(shù)來(lái)使用任何技術(shù)。 為了進(jìn)一步減小驅(qū)動(dòng)電阻，可以擴(kuò)大晶體管寬度以補(bǔ)償相對(duì)較低 的LTPS TFT遷移率(例如，約50 cm2/V^>、)。
3.4.3在觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器中部分集成的電平移動(dòng)器/解碼器 在某些實(shí)施例中，電平移動(dòng)器/解碼器的功能可以部分集成在觸 摸/LCD驅(qū)動(dòng)器中，并且可以部分集成在外圍區(qū)域中。該方法可以具 有若干益處，其中包括例如省去了外圍區(qū)域內(nèi)的CMOS，并且由此將 會(huì)降低成本，此外，該方法還省去了外圍區(qū)域中的邏輯，并且由此可 以降低功耗。圖100示出了一個(gè)經(jīng)修改的觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器10001以 及可用于該方法的外圍晶體管電路10002。電平移動(dòng)器和升壓電路 10003可以集成在底部玻璃上，并且可以位于分段驅(qū)動(dòng)器與觸摸/LCD 芯片之間。每一個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)分段都具有一個(gè)分段驅(qū)動(dòng)器。每一個(gè)觸摸 驅(qū)動(dòng)分段都可以處于以下三種狀態(tài)之一GND (接地)、由VsTM調(diào) 制或者由VcoM調(diào)制。在該設(shè)置中，電平移動(dòng)器電路必須位于底部玻 璃，以使低電壓觸摸/LCD芯片能夠控制晶體管開關(guān)。
3.4.4完全集成在觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器中的電平移動(dòng)器/解碼器 在某些實(shí)施例中，電平移動(dòng)器/解碼器功能可以完全集成在觸摸 /LCD驅(qū)動(dòng)器中。通過(guò)將電平移動(dòng)器/解碼器功能移至觸摸/LCD驅(qū)動(dòng) 器，可以省去分開的電平移動(dòng)器/解碼器。此外還可以從外圍區(qū)域中省 去CMOS和邏輯。
圖101示出了完全集成的觸摸/LCD驅(qū)動(dòng)器10101的簡(jiǎn)化框圖，
其中該驅(qū)動(dòng)器可以包括用于生成VsTM的升壓電路10102。此外，無(wú)源
元件(例如電容器、二極管和電感器)同樣是必需的，但與所有其他 方法一樣，為了簡(jiǎn)單起見，在這里并未示出這些無(wú)源元件。 4.用途、形狀因素等等
現(xiàn)在將對(duì)這里描述的集成觸摸屏LCD的示例性應(yīng)用進(jìn)行描述。 手持式計(jì)算機(jī)可以是一個(gè)有利的應(yīng)用，這其中包括PDA、多媒體播放器、移動(dòng)電話、GPS設(shè)備等設(shè)備。此外，觸摸屏還可以在平板計(jì)算機(jī)、 筆記本計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、信息亭等等中獲得應(yīng)用。
圖102是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的觸摸屏10201的應(yīng)用的透視 圖。觸摸屏10201可以被配置成向用戶顯示一個(gè)有可能包括指針或光 標(biāo)以及其他信息的圖形用戶界面(GUI)。例如，觸摸屏可以允許用 戶通過(guò)簡(jiǎn)單地在顯示器10202的GUI上指向來(lái)移動(dòng)輸入指針或是在圖 形用戶界面上進(jìn)行選擇。
通常，觸摸屏可以辨別觸摸屏表面10204上的觸摸事件，此后則 將該信息輸出到主機(jī)設(shè)備。該主機(jī)設(shè)備可以對(duì)應(yīng)例如臺(tái)式、膝上型、 手持式或平板計(jì)算機(jī)之類的計(jì)算機(jī)。主機(jī)設(shè)備可以解釋觸摸事件，并 且可以基于觸摸事件來(lái)執(zhí)行動(dòng)作。圖102中所示的觸摸屏可以被配置 成同時(shí)辨認(rèn)在觸摸屏的觸敏表面10204上的不同位置處發(fā)生的多個(gè)觸 摸事件。如圖所示，該觸摸屏例如可以為在指定時(shí)間在觸摸屏表面上 出現(xiàn)的每一個(gè)觸摸點(diǎn)T1 T4生成分開的跟蹤信號(hào)S1 S4。
多個(gè)觸摸事件可以分開地或共同地用于在主機(jī)設(shè)備中執(zhí)行單個(gè) 或多個(gè)動(dòng)作。在分開使用時(shí)，第一觸摸事件可用于執(zhí)行第一動(dòng)作，而 第二觸摸事件則可用于執(zhí)行第二動(dòng)作，其中第二動(dòng)作可以不同于第一 動(dòng)作。例如，該動(dòng)作可以包括移動(dòng)諸如光標(biāo)或指針之類的物體、滾 動(dòng)或移動(dòng)鏡頭、調(diào)整控制設(shè)置、打開文件或文檔、查看菜單、做出選 擇、執(zhí)行指令、操作與主機(jī)設(shè)備相連的外圍設(shè)備等等。在共同使用時(shí)， 第一和第二觸摸事件可用于執(zhí)行一個(gè)特定操作。該特定操作例如可以
包括登錄計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、允許經(jīng)授權(quán)的個(gè)人訪問(wèn)受限的計(jì)算 機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域、加載與用戶的計(jì)算機(jī)桌面首選設(shè)置相關(guān)聯(lián)的用 戶簡(jiǎn)檔、允許訪問(wèn)web內(nèi)容、運(yùn)行特定程序、加密或解碼消息等等。 重新參考圖102，觸摸屏10201既可以是獨(dú)立單元，也可以與其 他設(shè)備集成。如果是獨(dú)立的，那么觸摸屏10201可以像包含其自身外 殼的外圍設(shè)備(例如監(jiān)視器)那樣動(dòng)作。獨(dú)立顯示器裝置可以通過(guò)有 線或無(wú)線連接而與主機(jī)設(shè)備耦合。如果是集成的，那么觸摸屏10201 可以共享外殼，并且可以硬連線至主機(jī)設(shè)備，由此形成單個(gè)單元。例如，觸摸屏10201可以布置在多種主機(jī)設(shè)備內(nèi)部，這其中包括但不局 限于諸如臺(tái)式、膝上型或平板計(jì)算機(jī)之類的通用計(jì)算機(jī)，諸如PDA 之類的手持式計(jì)算機(jī)、諸如音樂播放器之類的媒體播放器、或是諸如 相機(jī)、打印機(jī)和/或移動(dòng)電話之類的外圍設(shè)備等。
圖103是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10301的框圖。計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)10301可以與個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)，其中舉例來(lái)說(shuō)，所述個(gè) 人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是臺(tái)式、膝上型、平板或手持式計(jì)算機(jī)。例如，該 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以對(duì)應(yīng)的是任何基于Apple或PC的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外， 該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可以對(duì)應(yīng)于公共計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，例如信息亭、自動(dòng)拒員 機(jī)(ATM)、銷售點(diǎn)設(shè)備(POS)、工控機(jī)、博弈機(jī)、街機(jī)、自動(dòng)售 貨機(jī)、電子機(jī)票終端、餐廳預(yù)訂終端、客戶服務(wù)站、圖書館終端、學(xué) 習(xí)設(shè)備等等。
如圖所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10301可以包括被配置成運(yùn)行指令以及執(zhí) ;f于與計(jì)算才幾系統(tǒng)10301相關(guān)聯(lián)的操作10302的處理器56。例如，通過(guò) 使用從存儲(chǔ)器中檢索的指令，處理器10302可以控制在計(jì)算系統(tǒng)10301 的各組件之間執(zhí)行的輸入和輸出數(shù)據(jù)的接收和操縱。處理器10302既 可以是單芯片處理器，也可以結(jié)合多個(gè)元件來(lái)實(shí)施。
在大多數(shù)情況下，處理器10302連同操作系統(tǒng)一起用于執(zhí)行計(jì)算 機(jī)代碼，以及產(chǎn)生和使用數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)代碼和數(shù)據(jù)可以駐留在程序存 儲(chǔ)組塊10303內(nèi)部，其中該組塊可以可操作地耦合到處理器10302。 程序存儲(chǔ)組塊10303可以提供空間來(lái)用于保持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10301所用 的數(shù)據(jù)。例如，程序存儲(chǔ)組塊可以包括只讀存儲(chǔ)器(ROM) 10304、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 10305、硬盤驅(qū)動(dòng)器10306等等。計(jì)算機(jī)代 碼和數(shù)據(jù)同樣可以駐留在可移除存儲(chǔ)介質(zhì)中，并且可以在需要時(shí)加載 或安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。例如，可移除存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括CD-ROM、 PC-CARD 、軟盤、磁帶和網(wǎng)絡(luò)元件。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10301還可以包括輸入/輸出(I/O)控制器10307， 其中該控制器可以可操作地耦合到處理器10302。 I/O控制器10307 可以與處理器56集成，或者如圖所示也可以是一個(gè)單獨(dú)組件。1/0控制器10307可以被配置成控制與一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備的交互。該I/O 控制器66可以通過(guò)在處理器以及期望與處理器通信的I/O設(shè)備之間 交換數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行操作。I/O設(shè)備和I/O控制器可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路10312 來(lái)通信。數(shù)據(jù)鏈路10312可以是單向鏈路或雙向鏈路。在某些情況下， 1/0設(shè)備可以通過(guò)有線連接與1/0控制器10307相連。在其他情況下， I/O設(shè)備可以通過(guò)無(wú)線連接與I/O控制器10307相連。例如，數(shù)據(jù)鏈 路10312可以對(duì)應(yīng)于PS/2、 USB、火線、IR、 RF、 Bluetooth等等。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10301還可以包括顯示器設(shè)備10308，例如這里描述 的集成觸摸屏LCD,其中該顯示器設(shè)備可以可操作地耦合到處理器 10302。顯示器設(shè)備10308既可以是分開的組件(外圍設(shè)備)，也可 以與處理器和程序存儲(chǔ)器集成，以形成臺(tái)式計(jì)算機(jī)(全都處于一臺(tái)設(shè) 備中)、膝上型計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)或平板計(jì)算機(jī)等等。顯示器設(shè) 備10308可以被配置成向用戶顯示圖形用戶界面(GUI)，其中舉例 來(lái)說(shuō)，該圖形用戶界面包括指針或光標(biāo)以及其他信息。
顯示器設(shè)備10308還可以包括可操作地耦合到處理器10302的集 成觸摸屏10309 (為了清楚起見分開地示出，但是該觸摸屏實(shí)際上是 與顯示器相集成的)。觸摸屏10309可以被配置成接收來(lái)自用戶觸摸 的輸入，并且將該信息發(fā)送到處理器10302。觸摸屏10309可以辨別 觸摸及其表面上的觸摸的位置、形狀、大小等等。觸摸屏10309可以 將所述觸摸報(bào)告給處理器10302，而處理器10302則可以根據(jù)其程序 設(shè)計(jì)來(lái)解釋該觸摸。例如，處理器10302可以根據(jù)特定觸摸來(lái)發(fā)起一 個(gè)任務(wù)。
在多功能手持設(shè)備、例如2006年3月3日提交的名為 "Multi-functional Hand-held Device，，的美國(guó)專利申請(qǐng)11/367,749公 開的多功能手持設(shè)備中，本文描述的觸摸屏LCD可以獲得非常有利 的應(yīng)用，其中該申請(qǐng)?jiān)谶@里引入作為參考。
例如，本文描述的原理可以用于設(shè)計(jì)各種電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的輸入設(shè)備。這些電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是圖104所示各種類 型中的任一種，并且這其中包括臺(tái)式計(jì)算機(jī)10401、筆記本計(jì)算機(jī)10402、平板計(jì)算機(jī)10403、手持式計(jì)算機(jī)10404、個(gè)人數(shù)字助理10405、 媒體播放器10406、移動(dòng)電話10407等等。此外，電子設(shè)備和計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)可以是這些類型的設(shè)備的組合，例如作為個(gè)人數(shù)字助理、媒體播 放器和移動(dòng)電話的組合的設(shè)備。對(duì)前述實(shí)施例來(lái)說(shuō)，其他變更、置換 和組合同樣是可行的。
此外，雖然本文的原理是參考電容式多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)來(lái)描述的， 但是該原理同樣適用取決于其他技術(shù)實(shí)施觸摸或接近度感測(cè)的系統(tǒng)。 由此，所附權(quán)利要求應(yīng)該被解釋成是包含了前述內(nèi)容的所有變更、置 換、組合及其等效方案。
權(quán)利要求
1. 一種集成液晶顯示器觸摸屏，包括第一偏振器；第二偏振器；第一基底，具有在其上形成的顯示器控制電路，第一基底被布置在第一偏振器與第二偏振器之間；第二基底，被布置在第一偏振器與第二偏振器之間并且與第一基底相鄰；以及布置在所述第一基底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中笫二基底具有布置在其 上的濾色器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其中所述布置在第一基底與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第二基底上形成的多個(gè) 觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極 包括在濾色器之上圖案化的氧化銦錫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其中觸摸驅(qū)動(dòng)電極被配置成 用于顯示器VCOM。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振器 與第二偏振器間但卻不在第 一基底與第二基底之間的多個(gè)觸摸傳感電 極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸摸屏，其中所述多個(gè)觸摸傳感電極 是在第二基底上形成的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極 包括直接在第二基底上圖案化的ITO，并且其中濾色器被沉積在多個(gè) 電極之上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振器 與第二偏振器之間但卻不在第一基底與第二基底之間的多個(gè)觸摸傳感電極。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸屏，其中所述多個(gè)觸摸傳感電極 是在笫二基底上形成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸摸屏，還包括沉積在濾色器之上 的ITO層，其中所述ITO層包括顯示器Vcom。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振器 與第二偏振器之間但卻不在第 一基底與第二基底之間的至少 一 個(gè)觸摸 感測(cè)部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸摸屏，其中所述布置在第一偏振 器與第二偏振器間但卻不在第 一基底與第二基底之間的至少 一個(gè)觸摸 感測(cè)部件包括在第二基底上形成的多個(gè)觸摸電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其中所述布置在第一基底與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括被分段成多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電 極的導(dǎo)電黑底。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振 器與第二偏振器之間但卻不在第一基底與第二基底之間的多個(gè)觸摸傳 感電極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的觸摸屏，其中所述多個(gè)觸摸傳感電 極是在第二基底上形成的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其中所述布置在第一基底與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括布置在黑底之后的多個(gè)金 屬觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振 器與第二偏振器之間但卻不在第 一基底與第二基底之間的多個(gè)觸摸傳感電極。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的觸摸屏，其中多個(gè)觸摸傳感電極是 在第二基底上形成的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其中所述布置在第一基底與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括第一基底上的多個(gè)ITO驅(qū)動(dòng)像素。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸摸屏，還包括布置在第一偏振 器上的多個(gè)傳感電極，其中第一偏振器層壓于第一基底上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的觸摸屏，其中ITO驅(qū)動(dòng)像素還被用 于顯示器像素驅(qū)動(dòng)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的觸摸屏，其中所述布置在第一基底與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第一基底上形成的多個(gè) 觸摸驅(qū)動(dòng)電極，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極還形成顯示器像素存儲(chǔ)電 容器的電極。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸摸屏，還包括沉積在第一偏振器 上的多個(gè)傳感電極，其中第一偏振器層壓于第一基底上。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸摸屏，其中ITO驅(qū)動(dòng)像素還被用 于顯示器像素驅(qū)動(dòng)。
26. —種結(jié)合集成液晶顯示器觸摸屏的電子設(shè)備，該觸摸屏包括 第一偏振器；第二偏振器;第一基底，具有在其上形成的顯示器控制電路，第一基底被布置 在第 一偏振器與第二偏振器之間；第二基底，被布置在第一偏振器與第二偏振器之間并且與第一基 底相鄰；以及布置在第一與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第二基底上形成的 多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中觸摸驅(qū)動(dòng)電極被配 置成用于顯示器VCOM。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的電子設(shè)備，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng) 電極包括直接在第二基底上圖案化的ITO，并且其中濾色器被沉積在 多個(gè)電極之上。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括被分段成多個(gè)觸摸驅(qū) 動(dòng)電極的導(dǎo)電黑底。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括布置在黑底之后的多 個(gè)金屬觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述布置在第一與 第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括第 一基底上的多個(gè)ITO 驅(qū)動(dòng)像素。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
47. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的電子設(shè)備，其中ITO驅(qū)動(dòng)像素還被 用于顯示器像素驅(qū)動(dòng)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、媒體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電子設(shè)備，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第 一基底上形成的 多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極還形成顯示器像素存 儲(chǔ)電容器的電極。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備是從包 含臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的群組中選出的。
52. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的電子設(shè)備，其中該電子設(shè)備包括手 持式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、^某體播放器以及移動(dòng)電話中的至少一個(gè)。
53. —種結(jié)合集成液晶顯示器觸摸屏的移動(dòng)電話，該觸摸屏包括 第一偏振器；第二偏振器；第一基底，具有在其上形成的顯示器控制電路，第一基底被布置 在第一偏振器與第二偏振器之間；第二基底，被布置在第一偏振器與第二偏振器之間并且與第一基 底相鄰；以及布置在笫一基底與第二基底之間的至少 一個(gè)觸摸感測(cè)部件。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的移動(dòng)電話，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第二基底上形成的 多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的移動(dòng)電話，其中觸摸驅(qū)動(dòng)電極;f皮配 置成用于顯示器VCOM。
56. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的移動(dòng)電話，其中多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極 包括直接在第二基底上圖案化的ITO，并且其中濾色器被沉積在多個(gè) 電極之上。
57. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的移動(dòng)電話，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括被分段成多個(gè)觸摸驅(qū) 動(dòng)電極的導(dǎo)電黑底。
58. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的移動(dòng)電話，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括布置在黑底之后的多 個(gè)金屬觸摸驅(qū)動(dòng)電極。
59. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的移動(dòng)電話，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少 一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括第 一基底上的多個(gè) ITO驅(qū)動(dòng)^象素。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59所述的移動(dòng)電話，其中ITO驅(qū)動(dòng)像素還被 用于顯示器像素驅(qū)動(dòng)。
61. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的移動(dòng)電話，其中所述布置在第一基 底與第二基底之間的至少一個(gè)觸摸感測(cè)部件包括在第一基底上形成的 多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，其中所述多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極還形成顯示器像素存 儲(chǔ)電容器的電極。
62. —種用于操作集成液晶顯示器觸摸屏由此可以在觸摸掃描的 同時(shí)更新顯示器的方法，該方法包括將觸摸屏的觸摸感測(cè)電路分成多個(gè)驅(qū)動(dòng)段，其中每一個(gè)驅(qū)動(dòng)段都 與一個(gè)或多個(gè)顯示行相重疊；以預(yù)定刷新速率來(lái)更新顯示器；以預(yù)定掃描速率來(lái)激勵(lì)多個(gè)驅(qū)動(dòng)段；以及 根據(jù)需要改變激勵(lì)多個(gè)驅(qū)動(dòng)段的序列，由此防止同時(shí)激勵(lì)與當(dāng)前 正在更新的顯示行相重疊的驅(qū)動(dòng)段。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中掃描速率與刷新速率是 相同的。
64. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中掃描速率是刷新速率的 整數(shù)倍。
65. 根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中掃描速率是刷新速率的兩倍。
66. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，還包括根據(jù)需要改變激勵(lì) 多個(gè)驅(qū)動(dòng)段的序列，以便防止同時(shí)激勵(lì)與當(dāng)前正在更新的顯示行相鄰 的驅(qū)動(dòng)段。
67. —種用于制造集成液晶顯示器觸摸屏的方法，該方法包括 對(duì)第一基底進(jìn)行處理，其中對(duì)第一基底進(jìn)行的處理包括將第一 ITO層施加于第 一基底上；蝕刻第一ITO層；施力口第二 ITO層； 對(duì)第二基底進(jìn)行處理，其中對(duì)第二基底進(jìn)行的處理包括在第二基底上形成一個(gè)或多個(gè)觸摸感測(cè)結(jié)構(gòu)； 將第一基底附著于笫二基底，以便形成LCD組件；以及 將一個(gè)或多個(gè)觸摸感測(cè)部件附著于LCD組件。
68. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中第二基底上的一個(gè)或多 個(gè)觸摸感測(cè)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。
69. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中第二基底上的一個(gè)或多 個(gè)觸摸感測(cè)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)傳感電路。
70. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述附著于LCD組件的 一個(gè)或多個(gè)觸摸感測(cè)部件是從包含集成電路、柔性印刷電路以及分立 組件的群組中選出的。
71. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中對(duì)第一基底進(jìn)行的處理還包括圖案化第二ITO層的光刻法處理。
72. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中對(duì)第一基底的處理還包 括蝕刻第二ITO層。
73. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中對(duì)第一基底的處理還包 括施加第三ITO層。
74. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中第三ITO層的電阻是通 過(guò)添加與LCD的黑底相對(duì)準(zhǔn)的金屬跡線來(lái)降低的。
全文摘要
本發(fā)明涉及觸摸屏液晶顯示器。在這里公開的是將觸摸感測(cè)部件與顯示器電路相集成的液晶顯示器(LCD)觸摸屏。該集成可以采用多種形式。觸摸感測(cè)部件可以完全在LCD疊層內(nèi)部實(shí)施，但是所述實(shí)施是在濾色板與陣列之間而不是在其外部進(jìn)行的。作為替換，某些觸摸感測(cè)部件可以介于濾色板與陣列板之間，但是其他觸摸感測(cè)部件則不在這些板之間。在另一個(gè)替換方案中，所有觸摸感測(cè)部件全都可以介于濾色板與陣列板之間。后一個(gè)替換方案可以包括常規(guī)和平面轉(zhuǎn)換(IPS)型LCD。在某些形式中，一個(gè)或多個(gè)顯示器結(jié)構(gòu)也可以具有觸摸感測(cè)功能。此外，在這里還公開了用于制造和操作此類顯示器的技術(shù)以及包含此類顯示器的各種設(shè)備。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101501618SQ200780029501
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者A·B·霍道格, B·蘭德, C·H·克拉, J·G·艾里亞斯, J·Z·鐘, S·P·豪泰靈, W·登伯爾, 偉 姚, 偉 陳 申請(qǐng)人:蘋果公司