CN100401242C - 触摸输入有源矩阵显示器件 - Google Patents

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Abstract

提供了具有触摸输入功能的有源矩阵显示器件。所述器件包括在行和列阵列中布置的多个像素，每个像素包括像素电极(11)，可以由相关联的数据导线(12)经由各自的薄膜晶体管(13)向所述像素电极提供数据电压，所述薄膜晶体管(13)具有连接到所述像素电极的漏极端子。所述像素还都包括响应于对所述像素的触摸输入而把相关联的像素电极电连接到另一电极(51；14)的支柱(30；70；80)，所述连接可经由相关联的数据导线来检测。用于寻址显示器件的电路还可以用来检测对所述显示器件的任何触摸输入，包括压敏和光触摸输入。这有益地消除了需要额外的导线来执行触摸输入的检测的需求。

Description

触摸输入有源矩阵显示器件
技术领域
本发明涉及具有触摸输入功能的显示器件，并且尤其涉及在行和列阵列中布置多个像素的有源矩阵显示器件。特别地是，本发明涉及感测触摸输入。
背景技术
在当今社会，触摸输入显示器件的使用变得越来越普遍，这种器件中用户与所显示信息的迅速且容易的交互正是人们所需要的。这种显示器件可以在用于大机器的控制装置中以及在诸如移动电话和PDA之类的小型手持设备中被用作公共信息源的一部分。被集成到显示器上的触摸输入功能可以不要求诸如鼠标和/或键盘之类的外围用户输入装置，因而使整个设备不那么笨重。
在本说明书中，术语“触摸输入”将包括压敏触摸输入和光触摸输入。例如，这包括来自用户手指、触针、笔或其它这种接触显示器件并且在其上某点施加压力或发光的设备对显示器件的用户输入。
多种显示器类型适于与触摸输入显示器集成。由于平板类型显示器相对重量较轻并且可以并入诸如PDA之类的小型设备中，所以它们特别通用。平板显示器的例子包括有源矩阵显示器，诸如有源矩阵液晶显示器(AMLCD)、有源矩阵电致发光显示器和电泳显示器。具有触摸输入功能的平板显示器的另一好处是驱动电子组件接近于触摸输入传感器由此能够在它们之间进行短距互连。作为例子，一种方法是在显示器表面上安置透明的传感器阵列。在这种情况下，对传感器阵列的触摸输入从所述传感器阵列的边缘经由连接输出。
然而，在这种方法中由于把所述传感器阵列置于用户的观看路径中，常常降低了所观看的图像质量。关于陷入两个结合表面之间的灰尘的问题使此方法变得不利。
US-5,610,629公开了一种用笔向液晶显示器输入的系统，其中显示器中的每个像素具有相关联的传感器，所述传感器对由手持式触针所生成的信号作出响应。所公开的示例性传感器类型是位于各自像素单元下的压电传感器。在此文献中，聚乙烯二氟化物(PVDF)薄膜位于交叉的导线集之间。当由触针在某点按下所述薄膜时，在该点的相交导线之间产生电压。这由相关联的传感线检测，所述传感线与相关联的列地址线分离。
EP-0,773,497公开了触敏LCD，其中每个LC单元执行LCD的感测功能。对像素的触摸输入改变了该单元的电容，这改变了充电特性。测量这些特性以便检测触摸输入。然而，这种电容变化相对较小并且很难在相对较高噪声等级的情况下检测出来，所述较高的噪声等级是由LC单元的移动所引起的单元电容不断改变所导致的。
申请人于2003年4月18日提交的一并待决且未公开的欧洲专利申请号EP03101085.3(我们的案号：PHNL030393)描述了具有显示区域和诸如触摸垫之类的电控制输入装置的平板显示器件。为控制显示区域和发送来自所述输入装置的输入信息形成独立的印刷电路。通过在构成输入装置的所选区域上施加压力从而在两个相对衬底之间建立电接触来实现信息输入。在两个衬底之间可以布置导电粒子以便能够在它们之间进行电接触。
发明内容
本发明试图提供具有集成触摸输入功能的有源矩阵显示器件。
本发明试图使向有源矩阵显示器件提供触摸输入功能所要求的附加部件最小化。
本发明试图简化用于触摸输入有源矩阵显示器件的感测电路。
依照本发明的第一方面，提供了一种包括在行和列阵列中所布置的多个像素的有源矩阵显示器件，每个像素包括像素电极，可以由相关联的数据导线经由各自的薄膜晶体管向所述像素电极提供数据电压，其中至少部分像素还都包括支柱，所述支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到另一电极，所述连接可以经由相关联的数据导线来检测。
通过把触摸感测集成到有源矩阵显示器件的像素电极上，用于寻址所述显示器件的电路还可以用来检测对所述显示器件的任何触摸输入。这有益地消除了需要附加导线来执行触摸输入的检测的需求。
依照本发明的第二方面，提供了一种在有源矩阵显示器件中的触摸输入响应像素，每个像素包括像素电极，可以由相关联的寻址电路向所述像素电极提供数据电压，所述寻址电路包括连接到所述像素电极的各自的薄膜晶体管，并且所述像素还包括响应于对所述像素的触摸输入把所述像素电极电连接到另一电极的支柱，所述连接可以经由所述寻址电路来检测。
像素电极到另一电极的电连接使得能够容易且明确地检测触摸输入。这提供了低噪声检测模式，该模式只对用户想要的触摸输入敏感。
在本发明的第一优选实施例中，所述器件还包括覆盖像素电极阵列之上并与之间隔的共用电极，并且共用电极可操作用来在自身和每个像素电极之间产生电势，其中每个支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到所述共用电极。
所述支柱可以包括压敏元件，所述压敏元件具有响应于所施加的压力而改变的电阻。因此可以使用具有适当电特性的压阻材料。优选地是，压敏元件覆盖在像素电极上并直接接触所述像素电极。压敏元件例如可以平版印刷式形成并且充当在像素电极和共用电极之间的隔离部件，以便当没有施加压力时在所述像素电极和共用电极之间保持界限分明的间隙。
作为选择，支柱可以包括导电材料并且置于在像素电极和共用电极之间。优选地是，每个支柱是平版印刷式形成的导电支柱并且都具有小于电极间距的高度，并且位于相对电极之间。因此，当响应于触摸输入向像素施加压力时，在电极之间的间隔减小使得导电支柱把相关联的像素电极电连接到共用电极。
在第二优选实施例中，每个像素的薄膜晶体管具有连接到相关联的选择导线的栅极端子，可以向选择导线施加栅电压以便控制向各像素电极提供的数据电压，并且其中每个支柱响应于对所述像素的触摸输入而把相关联的像素电极电连接到相关联的选择导线。在像素电极和相关联的选择导线之间的触摸响应连接提供了一种用于感测对有源矩阵显示器件的触摸输入的候选方法。通过有效地在此之间提供开关，来自相关联的选择导线的电流经由被触摸像素的像素电极传递到相关联的数据导线，使得能够检测触摸输入。
在此实施例中，每个支柱可以包括例如由压阻材料形成的压敏元件。对像素的触摸输入经由涂覆层向压敏元件施加压力，由此使所述压敏元件的电阻降低从而建立电连接。
作为选择，所述支柱可以包括光电导元件，所述光电导元件具有响应于入射到其上的预定波长的光而改变的电阻。此光可以由用户持有的光笔产生。响应于来自所述笔的触摸输入，入射光使所述元件的电阻降低从而建立电连接。
在这两种情况中，可以平版印刷式形成支柱从而使所述元件涂覆各自的像素电极以及相关联的选择导线上。
在每个优选实施例中，显示器件还包括连接到每个数据导线的驱动器电路，所述电路被配置成在各自的寻址周期期间依照寻址模式操作以便向相关联的像素提供数据电压，并且在各自的感测周期期间依照感测模式操作以便检测对相关联像素的触摸输入。驱动器电路包括连接到每个数据导线的各自的缓冲电路，每个缓冲电路包括模拟到数字(A/D)转换器，该转换器用来在感测周期期间测量流经各自数据导线的电流。每个A/D转换器可以是简单的单比特检测器，所述单比特检测器根据是否存在对相关联像素的触摸输入来向控制软件发送“0”或“1”信号。有益地是，这只要求较小带宽和简单的电子电路来向控制软件递送触摸输入感测信号。
依照本发明的第三方面，提供了一种用于感测对有源矩阵显示器件的触摸输入的方法，所述有源矩阵显示器件包括多个像素，每个像素包括像素电极，所述方法包括步骤：在各自的寻址周期期间经由相关联的数据导线向所述像素电极提供数据电压，并且在各自的感测周期期间测量在每个所述数据导线上的信号以便检测对所述显示器件的触摸输入。采用这种方法，在寻址周期期间把图像数据提供给像素并且在感测周期期间检测触摸感测，并且其中对于这两个功能都使用数据导线。
在每个优选实施例中，在各自的行周期期间一次一行地选择像素以便使数据导线上的数据电压能够被施加到所选择行上的相关联像素电极，并且其中每个行周期包括寻址周期和感测周期。每个行周期被再分为寻址周期和感测周期，在所述寻址周期期间寻址在所选择行中的像素，在所述感测周期期间检测对该行中像素的任何触摸输入。优选地是，在每个行周期末尾执行触摸感测使得每个感测周期在寻址周期之后。
在感测周期期间对触摸输入的检测由连接到每个数据导线的驱动器电路来执行。这可能涉及在各感测周期的持续期间，积分每个数据导线上的电流。通过在每个行周期上积分在数据导线上所测量的电流，可以计算平均值以便除去噪声，因此可以实现对任何触摸输入的准确检测。
附图说明
现在将参考附图以举例形式来描述本发明的实施例，其中：
图1示意地示出了依照本发明的有源矩阵液晶显示器件的部分有源板块；
图2是在本发明的第一实施例中的触摸输入响应像素的平面图；
图3是沿着图2中所示出像素的线A-A的剖视图；
图4依照示意形式示出了本发明第一实施例的部分有源矩阵显示器件的电路布局；
图5示出了图4的电路在使用中所呈现的各个电压和电流的不同曲线；
图6是本发明的第二实施例中的触摸输入响应像素的平面图；
图7是沿着图6中所示出像素的线B-B的剖视图；
图8是本发明的第三实施例中的触摸输入响应像素的平面图；
图9是沿着在图8中所示出像素的线C-C的剖视图；和
图10依照示意形式示出了本发明第三实施例的部分有源矩阵显示器件的电路布局。
应当注意，附图是图示性的而并非按比例绘制。在附图中为了清楚和方便起见，这些图中的各部分相对尺寸和比例在大小上被放大或缩小展示。遍及所有附图使用相同的附图标记表示相同的或相似的部分。
具体实施方式
本发明适用于各种有源矩阵显示器件。下列具体实施例仅以举例形式就有源矩阵液晶显示器件(AMLCD)来描述本发明。应当理解，可以使用其它类型的显示器件。
图1示意地示出了AMLCD器件的有源板块1，AMLCD包括像素的行和列阵列。每个像素包括固定在有源板块1上的像素电极11。在有源板块1上带有数据导线12，每个数据导线12用来向各自的像素电极列提供数据电压。每个像素电极11经由薄膜晶体管(TFT)13连接到相关联的数据导线12，每个薄膜晶体管13具有源极、栅极和漏极端子。每个TFT的源极端子连接到相关联的数据导线12。漏极端子连接到各自的像素电极11。在有源板块1上还带有选择导线14，每个选择导线14用来向各自行中的TFT13的栅极端子提供栅电压。
使用常规的薄膜处理技术来在衬底上形成有源板块1的像素电极11、数据导线12、选择导线14和TFT13，所述薄膜处理技术涉及例如通过CVD过程来沉积和平板印刷式形成各种隔离、传导和半导电的层。
在有源板块1上的驱动器电路包括列驱动器22和行驱动器24。视频数据信号和控制信号由控制部件25提供给驱动器电路。列驱动器22在其一端连接到每个数据导线12。行驱动器24连接到每个选择导线14。应当理解，驱动器电路可以由有源板块衬底上的TFT形成或由经由一系列连接而连接到行和列阵列的IC形成。
施加到各TFT13的栅极端子的栅电压用来通过在各自的寻址周期期间一次一行地开启或选择TFT13，来控制把数据电压从相关联的数据导线12提供到各自的像素电极11。
图1的AMLCD器件还包括无源板块(未示出)，所述无源板块覆盖在有源板块1上并且在它们之间夹着液晶(LC)材料层。在其内表面，无源板块携带连续穿越显示器区域的共用电极。覆盖在像素电极11的阵列上并且与之间隔的共用电极可操作用来在自身和每个像素电极11之间产生电势。此电势用来调制夹在其间的LC材料的透射率。
阵列中的每个像素还包括支柱，所述支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极11电连接到另一电极。图1依照本发明第一实施例把每个支柱作为平版印刷定制的导电支柱30示出，现在参考图2和3将更详细地描述之。
图2以平面图示出了第一实施例的触摸输入响应像素，所述触摸输入响应像素对基于压力的触摸输入作出响应。仅以举例形式示出的TFT13是门电极在下部(bottom-gate)的类型。为了便于理解只示出了像素的电极图案。至少一个绝缘层(未示出)存在于下面的选择导线14和数据导线12之间作为交叉电介质。类似地，TFT 13的源电极和漏电极借助门电介质(未示出)与门电极绝缘，所述门电介质可以由作为交叉电介质的相同层提供。
图3是沿着图2中所示出的线A-A的像素剖视图，所述线A-A横断数据导线12、像素电极11和导电支柱30。在图3中可以看见有源板块的衬底40，其上具有设置的交叉电介质41。
第二衬底50与有源板块1相间隔。共用电极51在第二衬底50的内表面上并且遍布显示区域，以便形成阵列中每个像素的第二电极。到共用电极51边缘的连接使得能够在操作期间施加电压，以便在自身和每个像素电极11之间产生电势。此电势用来依照所施加的数据信号来调制LC材料60的夹层。连同滤色镜、起偏振镜和对准层之类的其它层(未示出)一起，衬底50和共用电极51构成无源板块。
导电支柱30被设置在像素电极11和共用电极51之间。在制造期间，使用平版印刷界定在像素电极上形成支柱，其具有小于单元间隙的厚度，并且优选由导电聚合物复合材料形成。这种材料的例子可以在www.zipperling.de/Research上找到并且包括不导电聚合体胶合物和聚苯胺、导电聚合物的混合物。支柱被定形为长方体，不过可以设想还可以使用导电材料来形成各种不同形状的支柱，诸如锥体形。在支柱的顶部和共用电极51之间的间隙可以改变并且例如取决于衬底50的柔韧性。
代替上述平版印刷界定的支柱30，作为替代的导电球体可以由导电聚合物形成并且具有小于单元间隙的直径。还应当理解，作为替代，平版印刷界定的支柱在制造期间可以在共用电极51上形成并因此与之相接触。在这种情况下，当对像素触摸输入时，会使导电支柱30接触下面的像素电极11。作为选择，所述支柱可以由绝缘聚合物形成并且涂有导电聚合物。
对像素的触摸输入向第二衬底50施加压力。此压力使衬底50弯曲，以致单元间隙(在像素电极11和共用电极51之间的间隔)减小。如果施加足够的压力，那么共用电极51接触导电支柱30从而经由所述导电支柱30在像素电极11和共用电极51之间建立电连接。此连接可以由与像素相关联的寻址电路检测。
参考图4和5，现在将描述依照本发明寻址像素以及感测对该像素的触摸输入。在图4中依照示意形式示出了与像素相关联的寻址电路。响应于触摸输入而在像素电极11和共用电极51之间所建立的连接被表示为开关35。应当理解，在操作期间开关35通常是断开的(无触摸输入)。由连接到数据导线12的驱动器电路向像素提供数据电压。
驱动器电路包括各自的缓冲电路42，从列驱动器22向所述缓冲电路42提供数据电压。模拟到数字转换器(ADC)43被包括在缓冲电路中并且用来把所测量的经由数据导线12电流转换为数字信号。缓冲电路还包括感测开关44和电容器45，它们都连接在相关联的数据导线12和ADC43之间。这些用来积分流经相关联数据导线12的电流。开关44能够复位此积分电路。列驱动器22的各输出被连接到运算放大器(op-amp)IC46的一个输入。相关联的数据导线12连接到IC46的第二输入。ADC43连接到IC46的输出。
驱动器电路被配置成在各自的寻址周期期间依照寻址模式操作以便向相关联的像素提供数据电压，并且在各自的感测周期期间依照感测模式操作以便检测对相关联像素的触摸输入。在各自的行周期期间就像常规的有源矩阵寻址模式一样，一次一行地寻址像素阵列。然而，每个行周期被分成寻址周期和感测周期。对于每个行周期持续期间，通过向相关联的选择导线14施加栅电压来选择像素行。
图5示出了在寻址电路部分所呈现的各个电压和电流电平，寻址电路与图4中所示出的像素相关联。对于行周期Tr，栅电压Vg为高。这由行驱动器24产生并且经由选择导线14被施加到TFT13的栅极端子，使得TFT开启。这使在数据导线12上所存在的数据电压Vd能够经由TFT13被施加到像素电极。由于像素单元的电容相对较大，所以像素电极上的电压Vp在行周期Tr期间逐渐增加直到它到达数据电压Vd。
如果没有按压像素(无触摸输入)，那么由于像素电极电压趋近于数据电压，所以在行周期Tr期间在数据导线上流动的电流降低，并且电流I在行周期Tr末尾趋向于零。然而，如果按压像素(通过触摸输入)，那么实际上可以认为闭合开关35。在这种情况下，像素电压Vp不增加并且在行周期Tr持续期间电流从数据导线12流向共用电极51。TFT的有限导通电阻(对于非晶硅TFT来说在兆欧范围内)确保当触摸输入时在数据导线上的电流不会太高。
根据在数据导线上所存在电流电平的差异，此差异取决于是否存在对像素的触摸输入，发明人认识到需要检测在行周期Tr末尾对所述像素的触摸输入。因此，每个感测周期Ts在寻址周期Ta之后。
在寻址周期Ta期间，缓冲电路42用来经由相关联的数据导线12向相关联的像素电极11提供数据电压。感测开关44在寻址周期持续期间保持闭合，由此关掉缓冲电路42的电流感测功能。典型情况下寻址周期的持续时间为20微秒，但是当然会根据场频率(所寻址阵列的频率)和所述阵列中的行数目而改变。例如，对于较小显示器来说，寻址周期会更长。
在寻址周期末尾，感测开关44被打开由此开启缓冲电路42的电流感测功能并且定义感测周期Ts的开始。
在感测周期Ts期间，测量相关联的数据导线12上的电流。由于在像素电极11和共用电极51之间存在连接，所以在行周期末尾时数据导线上的高电流表明已发生触摸输入。反之，低电流甚至是零表明穿过像素单元没有连接因此无触摸输入。所述连接可经由相关联的数据导线12检测。感测开关44打开时，数据导线12上的任何电流使电容器45充电。通过在感测周期开始时偏移ADC，所述ADC只测量超出先前寻址的数据电压的任何附加电压。电容器45上所存储的任何电荷被ADC43测量为在IC输出46上存在的电压。此电压等于电容器45两端的电压加上由列驱动器所提供的数据电压。典型情况下感测周期的持续时间为2微秒，但是当然会根据TFT导通电阻以及电容器45的值而改变。根据由ADC43在每个行周期末尾所作出的测量，基于数据导线12上电流的预定阈值来判定是否出现触摸输入，所述电流对应于由所述ADC所测量的电压。可以用硬件通过ADC电路或用软件通过驱动器电路来实现阈值的判定。由于前者使用于发送来自检测电路的触摸输入信息所要求的带宽最小化，所以前者是优选的。
每个数据导线12具有连接到其的相应的缓冲电路。因此在每个行周期对于行中的每个像素执行触摸输入检测。当每行像素被顺序寻址时，对它们重复该过程，每个行周期包括寻址周期，在寻址周期后面是感测周期。因此触摸输入的检测是在贯穿显示器运行期间执行的连续过程。
驱动器电路的两种模式操作能够在不需要到像素的额外寻址导线的情况下进行触摸输入检测。与每个像素相关联的寻址电路用于在各自的寻址周期期间寻址像素电极11，并且在各自的感测周期期间用于感测对像素的任何触摸输入。
现在将参考图6和7描述本发明的第二实施例。再次，此实施例的AMLCD器件对基于压力的触摸输入作出响应。有源板块、无源板块、寻址和驱动器电路的配置与上述实施例几乎相同。然而，代替包括导电材料的支柱，每个像素包括具有响应于所施加压力而改变的电阻的压敏元件70。压敏元件70由压阻材料形成，所述压阻材料具有取决于材料的部分压缩的电阻。当向这种材料施加压力时，电阻显著降低。
图6示出了像素布局的平面图，其中压敏元件70位于像素电极11上并且接近于其中心。然而压敏元件70在像素电极上的实际位置并不是关键性的。图7示出了沿着图6的B-B线的像素的剖视图，所述B-B线贯穿压敏元件70。
在形成像素电极11和数据导线12之后，通过在每个像素的像素电极11上的平版印刷界定来形成各自的压敏元件70。设想压阻材料可以是UV矫正的。在这种情况下，压敏电阻材料在有源板块上被涂了一层，该层具有等于想要的单元间隙的厚度。然后所述层通过掩模暴露于UV，只剩下各自的压敏元件70。
从图7中可以看出每个像素的压敏元件70通过LC材料60与共用电极51接触。当没有经由无源板块向像素施加压力时(无触摸输入)，压敏元件70应当具有非常高的电阻，大约大于1012欧姆。响应于对像素的触摸输入，压敏元件70的电阻显著降低到比TFT13的导通电阻小得多的值，大约小于106欧姆，由此在像素电极11和共用电极51之间建立电连接。在美国专利号US-6,291,568中描述了具有这些属性的示例性聚合材料，在此将其引用以供参考。
采用针对第一实施例所描述的类似方式来执行对图6和7的像素的寻址，其中压敏元件70还可以由图4电路图中的开关35来表示。
现在将参考图8、9和10描述本发明的第三实施例。此实施例的AMLCD器件对来自例如光笔的光触摸输入作出响应。在图8中示出了触摸输入响应像素的配置，所述触摸输入响应像素具有像素电极11、相关联的数据导线12、具有连接到所述像素电极11的漏极端子的薄膜晶体管13以及相关联的选择导线14，它们中的每个依照类似于第一实施例中的像素的方式布置在衬底上。薄膜晶体管13具有栅极端子，可以向所述栅极端子施加栅电压以便控制向像素电极11提供数据电压。栅电压由行驱动器产生并且经由相关联的选择导线14提供到TFT13的栅极端子。所述像素还包括支柱，所述支柱响应于对所述像素的触摸输入将像素电极11电连接到所述栅极端子。所述支柱包括光电导元件80，所述光电导元件80具有响应于入射到其上的预定波长的光而改变的电阻。
在此实施例中，定位光电导元件80被设置得与像素电极11和选择导线14部分重叠。使用光电导材料来形成光电导元件80，以便所述元件具有响应于入射到其上的预定波长的光而改变的电阻。此光一般由用户所拿着的光笔产生并且结合显示屏使用。在R.M Schaffert的论文“A NewHigh-sensitivity Organic Photoconductor forElectrophotography”(IBM J.Res Development，1971年1月，第75到89页)中描述了合适的光电导材料的例子，在此引用以供参考。
图9示出了沿着图8的C-C线的像素的剖视图，所述C-C线贯穿光电导元件80和选择导线14。由用户所持有并操作的光笔95发出预定波长的光100，所述光入射到光电导元件80上。无源板块主要由透明材料形成，这种材料能够透过光100。如图9所见，光电导元件80接触选择导线14。
当光笔不在像素附近时(无触摸输入)，光电导元件80应当具有非常高的电阻，大约在大于1012欧姆的量级。这使得在像素电极11和选择导线14之间保持电绝缘。从光笔95对像素的触摸输入产生经由无源板块入射到光电导元件80上的光。响应于对像素的触摸输入，光电导元件80的电阻显著降低到比TFT13的导通电阻小得多的值，大约在小于106欧姆的量级，由此把像素电极11电连接到选择导线14。此连接可以由与像素相关联的寻址电路检测。
图10示出了与第三实施例的像素相关联的寻址电路。响应于触摸输入而在像素电极11和选择导线14之间所建立的连接被表示为开关55。应当理解，在操作期间开关55通常是断开的(无触摸输入)。由连接到数据导线12的驱动器电路向像素提供数据电压。
驱动器电路包括各自的缓冲电路42，从列驱动器22向所述缓冲电路42提供数据电压。缓冲电路42依照与上述针对第一实施例描述的类似方式布置和操作。类似地，驱动器电路被配置成在各自的寻址周期期间依照寻址模式操作以便向相关联的像素提供数据电压，并且在各自的感测周期期间依照感测模式操作以便检测对相关联像素的触摸输入。在图5的曲线中所示出的电压和电流电平也适用于图10的像素电路，并且可用于解释对第三实施例像素的触摸输入的感测。
对于行周期Tr来说，栅电压Vg为高并且典型情况下是20V。这由行驱动器24产生并且经由选择导线14被施加到TFT13的栅极端子，使得TFT开启。这使在数据导线12上所存在的数据电压Vd能够经由TFT13被施加到像素电极。典型情况下，数据电压位于-5到+5伏的范围内。由于像素单元的电容相对较大，所以像素电极上的电压Vp在行周期Tr期间逐渐增加直到它到达数据电压Vd。
如上所述，当光入射到像素中的光电导元件80上时，在像素电极11和相关联的选择导线14之间建立有效的电连接。由于在相关联的数据导线12和相关联的选择导线14之间的电势差，当出现触摸输入时导致电流在所述数据导线12上流动。此电流在各自的感测周期Ts期间被测量以便检测触摸输入。就像第一实施例，每个感测周期Ts在寻址周期Ta之后。
在寻址周期Ta期间，缓冲电路42用来经由相关联的数据导线12向相关联的像素电极11提供数据电压。感测开关44在寻址周期持续期间保持闭合，由此关掉缓冲电路42的电流感测功能。典型情况下寻址周期的持续时间为20μs，但是当然会根据场频率(寻址阵列的频率)而改变。
在寻址周期末尾，感测开关44被打开由此开启缓冲电路42的电流感测功能并且定义感测周期Ts的开始。
在感测周期Ts期间，测量相关联的数据导线12上的电流。由于在像素电极11和选择导线14之间存在连接，所以在行周期末尾时数据导线上的高电流表明存在触摸输入。反之，低电流甚至是零表明在像素电极11和选择导线14之间没有连接因此无触摸输入。因此，所述连接可经由相关联的数据导线12检测。感测开关44打开时，数据导线12上的任何电流使电容器45充电。在电容器45上所存储的任何电流由ADC43测量。典型情况下感测周期的持续时间为2微秒。根据由ADC43在每个行周期末尾所进行的测量，可以检测对像素的触摸输入。
设想第三实施例的光电导元件80可以依照与第一和第二实施例类似的方式由压敏元件代替，所述压敏元件由压阻材料形成。有益地是，这会消除对光笔95的要求。按压像素向无源板块施加压力。此压力通过LC材料60传送到压敏元件。
上述实施例包括触摸输入AMLCD器件。然而，设想可以使用其它类型的有源矩阵显示器件来实现本发明。这些有源矩阵显示器件包括电泳显示器，所述电泳显示器包括支持墨水胶囊的流体层。此层依照类似于上述AMLCD器件的LC层60的方式夹在有源和无源板块之间。例如当按压像素时，可以把触摸动作的压力通过墨水胶囊传送到位于像素电极上的压敏元件。在光触摸输入的情况下，由光笔所产生的光通过墨水胶囊而被发射到光电导元件。
总之，提供了具有触摸输入功能的有源矩阵显示器件。所述器件包括在行和列阵列中布置的多个像素，每个像素包括像素电极，可以由相关联的数据导线经由各自的薄膜晶体管向所述像素电极提供数据电压，所述薄膜晶体管具有连接到所述像素电极的漏极端子。所述像素还都包括响应于对所述像素的触摸输入而把相关联的像素电极电连接到另一电极的支柱，所述连接可经由相关联的数据导线来检测。用于寻址显示器的电路也可以用来检测对所述显示器的任何触摸输入。这有益地消除了需要额外的导线来执行对触摸输入的检测的需求。
通过阅读本公开内容，其它变化和修改对本领域技术人员来说显而易见。这种变化和修改可以涉及在本领域中已知的等效物及其它部件，以及可以代替这里所描述的部件的等效物或其它部件，或另外增加等效物或其它部件。

Claims (16)

1.一种有源矩阵显示器件，包括在行和列阵列中布置的多个像素，每个像素包括像素电极(11)，可以由相关联的数据导线(12)经由各自的薄膜晶体管(13)向所述像素电极(11)提供数据电压(Vd)，其中至少部分像素都还包括支柱(30；70；80)，所述支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到另一电极(51；14)，所述连接可以经由相关联的数据导线来检测。
2.如权利要求1所述的器件，还包括覆盖在像素电极阵列上且与之间隔的共用电极(51)，共用电极可操作用来在自身和每个像素电极之间产生电势，其中所述每个支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到所述共用电极。
3.如权利要求1所述的器件，其中每个像素的薄膜晶体管具有连接到相关联的选择导线(14)的栅极端子，可以向所述栅极端子施加栅电压(Vg)以便控制向各自的像素电极提供数据电压，并且其中所述每个支柱(70)响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到相关联的选择导线。
4.如权利要求1、2或3中任何一个所述的器件，还包括连接到每个数据导线的驱动器电路，所述电路被配置成在各自的寻址周期(Ta)期间依照寻址模式操作以便向相关联的像素提供数据电压，并且在各自的感测周期(Ts)期间依照感测模式操作以便检测对相关联像素的触摸输入。
5.如权利要求4所述的器件，其中所述驱动器电路包括连接到每个数据导线的各自的缓冲电路(42)，每个缓冲电路包括模拟到数字转换器(43)，用来在所述感测周期期间测量通过各自数据导线的电流。
6.一种在有源矩阵显示器件中的触摸输入响应像素，所述像素包括像素电极(11)，可以由相关联的寻址电路向所述像素电极提供数据电压(Vd)，所述寻址电路包括连接到所述像素电极的各自的薄膜晶体管(13)，并且所述像素还包括响应于对所述像素的触摸输入把所述像素电极电连接到另一电极(51；14)的支柱，所述连接可以经由所述寻址电路来检测。
7.如权利要求6所述的触摸输入响应像素，还包括第二电极(51)，所述第二电极(51)至少部分覆盖在所述像素电极上并且与之间隔，其中所述支柱响应于对所述像素的触摸输入把所述像素电极电连接到所述第二电极。
8.如权利要求6所述的触摸输入响应像素，其中薄膜晶体管具有栅极端子，可以向所述栅极端子施加栅电压(Vg)以便控制向所述像素电极提供数据电压，并且其中所述支柱响应于对像素的触摸输入把所述像素电极电连接到所述栅极端子。
9.如权利要求6到8中任何一个所述的触摸输入响应像素，其中所述支柱包括压敏元件(70)，所述压敏元件(70)具有响应于所施加的压力而改变的电阻。
10.如权利要求6或8所述的触摸输入响应像素，其中所述支柱包括光电导元件(80)，所述光电导元件(80)具有响应于入射到其上的预定波长的光而改变的电阻。
11.如权利要求6到8中任何一个所述的触摸输入响应像素，其中所述支柱的至少一部分覆盖且直接接触所述像素电极。
12.如权利要求7所述的触摸输入响应像素，其中所述支柱包括导电材料(30)并且被置于所述像素电极和所述第二电极之间。
13.一种用于感测对有源矩阵显示器件的触摸输入的方法，所述有源矩阵显示器件包括多个像素，每个像素包括像素电极(11)，其中至少部分像素都另外包括支柱(30；70；80)，所述支柱响应于对所述像素的触摸输入把相关联的像素电极电连接到另一电极(51；14)，所述方法包括步骤：
-在各自的寻址周期(Ta)期间经由相关联的数据导线(12)向所述像素电极提供数据电压(Vd)，并且
-在各自的感测周期(Ts)期间测量在每个所述数据导线上的信号以便检测对所述显示器件的触摸输入。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述像素布置在行和列阵列中并且在各自的行周期(Tr)期间被一次一行地选择以便使数据导线上的数据电压能够被施加到在所选择行上的相关联的像素电极，并且其中每个行周期包括寻址周期(Ta)和感测周期(Ts)。
15.如权利要求14所述的方法，其中每个感测周期在寻址周期之后。
16.如权利要求13到15中任何一个所述的方法，其中所述测量步骤包括在所述各自的感测周期持续期间积分在每个数据导线上的电流。
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