CN101630082B - 带有双功能电容元件的显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包括具有电容元件的显示像素的触摸屏。该触摸屏包括：多个第一公共电压线，其连接多个相邻显示像素中的电容元件；以及第二公共电压线，其连接多个第一公共电压线。可以通过在公共电压线中包括中断而将像素形成为电分隔区域。这些区域可以包括由激励信号激励的驱动区域以及用于接收对应于激励信号的感测信号的感测区域。还可以例如在感测区域与驱动区域之间包括接地区域。屏蔽层可以由相当高电阻的材料形成，并且布置为屏蔽感测区域。例如可以包括黑掩蔽线和在该黑掩蔽线下面的导电线，以提供像素区域与触摸屏边界之外的触摸电路之间的低电阻路径。

Description

带有双功能电容元件的显示器
技术领域
本发明总体上涉及具有包括电容元件的像素的显示器，更具体地涉及如下的显示器，其中形成在显示器上生成图像的显示系统的一部分的像素的电容元件也形成用于感测在显示器上或附近的触摸事件的触摸感测系统的一部分。
背景技术
当前可以利用多种输入装置在计算系统中进行操作，如按钮或键、鼠标、跟踪球、操纵杆、触摸传感器面板、触摸屏等。特别地，触摸屏以其操作的便利性和多样性以及不断下降的价格而变得日益普及。触摸屏可以包括触摸传感器面板和诸如液晶显示器(LCD)的显示设备，触摸传感器面板可以是具有触摸敏感表面的透明面板，显示设备可以部分地或完全地位于所述触摸传感器面板的后面，以使得所述触摸敏感表面能够覆盖显示设备的可视区域的至少一部分。触摸屏可允许用户通过用手指、触笔或其他物体在由正在利用显示设备显示的用户界面(UI)所指示的位置处对触摸传感器面板进行触摸，来执行各种功能。一般来说，触摸屏可以识别触摸事件和该触摸事件在触摸传感器面板上的位置，并且计算系统可以根据在触摸事件时呈现的显示来解释该触摸事件，然后基于该触摸事件执行一个或多个动作。
很多电容触摸传感器面板可以由诸如氧化铟锡(ITO)的基本上透明导电材料的驱动线和感测线的矩阵形成，所述驱动线和感测线通常按照行和列的方式沿水平和垂直方向排列在基本上透明的基板上。如上所述，电容触摸传感器面板可以叠置在显示器上从而形成触摸屏部分是由于其基本上透明。然而，将显示器与触摸传感器面板叠置可能具有缺点，例如重量和厚度增加以及显示器的亮度下降。
发明内容
本发明涉及包括具有双功能电容元件的像素的显示器。具体地，这些双功能电容元件形成用于在显示器上生成图像的显示系统的一部分，也形成用于感测在所述显示器上或附近的触摸事件的触摸感测系统的一部分。该电容元件例如可以是LCD显示器的像素中的电容器，这些电容器配置为各自单独用作显示系统中的像素的像素存储电容器或电极，也被配置为整体用作触摸感测系统中的元素。这样，例如，可以利用更少的部件和/或处理步骤来制造具有集成的触摸感测性能的显示器，并且显示器自身可以更薄且更亮。
附图说明
图1例示了根据本发明实施例的包括多个LCD像素的示例LCD显示器的局部电路图。
图2A和2B例示了根据本发明实施例的由垂直和水平公共电压线中的中断形成的示例区域。
图3例示了驱动区域的像素301和示例感测区域的像素303的局部电路图。
图4A例示了根据本发明实施例的在LCD阶段和在触摸阶段施加到驱动区域的像素的示例信号。
图4B例示了根据本发明实施例的在LCD阶段和在触摸阶段施加到感测区域的像素的示例信号。
图5A例示了根据本发明实施例的驱动区域的存储电容器在触摸阶段的示例操作的详情。
图5B例示了根据本发明实施例的感测区域的存储电容器在触摸阶段的示例操作的详情。
图6A例示了根据本发明实施例的具有带有双功能电容元件的像素区域的示例触摸屏的局部图，所述双功能电容元件用作LCD元件和触摸传感器。
图6B例示了根据本发明实施例的包括铺设在触摸屏的边界区域的金属迹线的示例触摸屏的局部图。
图6C例示了根据本发明实施例的列印迹(patch)和行印迹与触摸屏的边界区域的金属迹线的示例连接。
图7例示了根据本发明实施例的示例列印迹和相邻行印迹的顶视图。
图8A是根据本发明实施例的针对单个行中具有宽间距的两个相邻触摸像素，手指触摸的x坐标关于在一个触摸像素处观察到的互电容的示例图。
图8B是根据本发明实施例的针对单个行中具有宽间距的两个相邻触摸像素(其中已经提供了空间插值)，手指触摸的x坐标关于在一个触摸像素处观察到的互电容的示例图。
图8C例示了根据本发明实施例的用于更大触摸像素间距的示例列印迹图案和相邻行印迹图案的顶视图。
图9A例示了根据本发明实施例的包括形成为多列和多行多边形区域(砖形物)的感测(或驱动)区域的示例触摸屏。
图9B例示了图9A的示例触摸屏的一部分的特写图。
图9C例示了根据本发明实施例的图9A的示例触摸屏的一部分，该部分包括与列C0和C1相关联的砖形物以及将砖形物耦接到总线的连接yVcom线。
图10例示了根据本发明实施例的示例曲折(zig-zag)双插值触摸屏的一部分，该触摸屏可以进一步降低连接yVcom线与感测区域之间的杂散电容。
图11例示了根据本发明实施例的在采用非晶硅(a-Si)的示例电控双折射(ECB)LCD显示器中的像素的第一金属层(M1)的构图。
图12例示了根据本发明实施例的其中在采用a-Si的示例ECBLCD显示器中形成多-Si的岛图案的构图步骤。
图13例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器的像素中形成的连接。
图14例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器的像素中的第二金属层(M2)的构图。
图15例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的平面化(PLN)接触层。
图16例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的反射器(REF)层。
图17例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的钝化(PASS)接触。
图18例示了根据本发明实施例的形成采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的像素电极的半透明导电材料(诸如IPO)层。
图19例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的完成像素的平面图。
图20A-D例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECBLCD显示器中的完成像素的侧视图。
图21和22例示了根据本发明实施例的对在采用a-Si的示例ECBLCD显示器中的像素的存储电容的比较分析。
图23例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的像素的孔径比估计。
图24例示了根据本发明实施例的在采用a-Si的示例ECB LCD显示器中的示例改进。
图25例示了根据本发明实施例的在采用低温多晶硅(LTPS)的示例面内切换(IPS)LCD显示器中的像素的多-Si层的构图。
图26例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的像素的第一金属层(M1)的构图。
图27例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的像素中形成的通路。
图28例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的像素的第二金属层(M2)的构图。
图29例示了根据本发明实施例的形成在采用LTPS的示例IPSLCD显示器中的像素上的诸如ITO的透明导电材料的第一层。
图30例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的连接。
图31例示了根据本发明实施例的形成在采用LTPS的示例IPSLCD显示器中的像素上的诸如ITO的透明导体的第二层。
图32例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的完成像素的平面图。
图33例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的像素的侧视图。
图34例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器中的两个像素的存储电容。
图35例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素的多-Si层的构图。
图36例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素的第一金属层(M1)的构图。
图37例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素中形成的通路。
图38例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素的第二金属层(M2)的构图。
图39例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素上形成的诸如ITO的透明导电材料的第一层。
图40例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的连接。
图41例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素上形成的诸如ITO的透明导体的第二层。
图42例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的完成像素的平面图。
图43例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例IPS LCD显示器(其中yVcom线形成在M2层上)中的像素的侧视图。
图44例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的多-Si的半导体层。
图45例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的第一金属层(M1)。
图46例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的连接。
图47例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的第二金属层(M2)。
图48例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的连接层。
图49例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的反射器层。
图50例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的ITO层。
图51例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的完成像素。
图52例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的像素的侧视图。
图53例示了根据本发明实施例的对在采用LTPS的示例ECBLCD显示器中的像素的存储电容的计算。
图54例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的像素的孔径比估计。
图55例示了根据本发明实施例的在采用LTPS的示例ECB LCD显示器中的示例改进。
图56例示了根据本发明实施例的触摸屏的包括示例接地分隔体区域的部分。
图57是根据本发明实施例的例示了示例高R屏蔽的图56中的示例触摸屏的侧视图。
图58例示了根据本发明实施例的示例触摸屏的包括黑掩蔽(black mask)的黑掩蔽线以及在黑掩蔽线下面的金属线的部分的侧视图。
图59例示了根据本发明实施例的示例黑掩蔽布局。
图60例示了其中像素区域用作多种功能的示例基于IPS的触摸感测显示器。
图61例示了可以包括本发明的一个或多个示例实施例的示例计算系统。
图62A例示了根据本发明实施例的可以包括触摸屏的示例移动电话，该触摸屏包括具有双功能电容元件的像素。
图62B例示了根据本发明实施例的可以包括触摸屏的示例数字媒体播放器，该触摸屏包括具有双功能电容元件的像素。
图62C例示了根据本发明实施例的可以包括触摸屏的示例个人计算机，该触摸屏包括具有双功能电容元件的像素。
具体实施方式
在以下对优选实施例的描述中，参照了作为本发明的一部分的附图，在附图中通过例示示出了可以实践本发明的特定实施例。应当理解，可以采用其他实施例并且可以在不脱离本发明实施例的范围的情况下进行结构改变。
本发明涉及包括具有双功能电容元件的像素的显示器。具体地，这些双功能电容元件形成用于在显示器上生成图像的显示系统的一部分，也形成用于感测在显示器上或附近的触摸事件的触摸感测系统的一部分。该电容元件例如可以是LCD显示器的像素中的电容器，它们配置为各自单独用作显示系统中的像素的像素存储电容器或电极，也被配置为整体用作触摸感测系统中的元素。这样，例如，可以利用更少的部件和/或处理步骤来制造具有集成的触摸感测性能的显示器，并且显示器自身可以更薄、更亮。
图1是根据本发明实施例的包括多个LCD像素的示例LCD显示器100的局部电路图。面板100的像素被配置为使得它们能够具有作为LCD像素和触摸传感器元件两者的双重功能。即，像素包括电容元件或电极，它们可用作像素的LCD显示电路的一部分，也可以用作触摸感测电路的元件。按照这种方式，面板100可以用作具有集成的触摸感测性能的LCD显示器。图1示出了显示器100中的像素101、102、103和104的详情。
像素102包括具有栅极155a、源极155b和漏极155c的薄膜晶体管(TFT)155。像素102还包括具有上电极157a和下电极157b的存储电容器Cst 157、具有像素电极159a和公共电极159b的液晶电容器Clc 159、以及滤色器电压源Vcf 161。如果像素是面内切换(IPS)器件，则Vcf例如可以是与Cst 157并行地连接到公共电压线的散射场电极。如果像素没有采用IPS，则Vcf 161例如可以是在滤色器玻璃上的ITO层。像素102还包括用于绿色(G)数据的数据线Gdata 117的一部分117a，以及选通线113的一部分113b。栅极155a连接到选通线部分113b，而源极155b连接到Gdata线部分117a。Cst 157的上电极157a连接到TFT 155的漏极155c，而Cst 157的下电极157b连接到沿x方向铺设的公共电压线xVcom 121的一部分121b。Clc 159的像素电极159a连接到TFT 155的漏极155c，而Clc 159的公共电极159b连接到Vcf 161。
像素103的电路图与像素102的相同。然而，铺设通过像素103的颜色数据线119载送蓝色(B)数据。像素102和103例如可以是常规LCD像素。
类似于像素102和103，像素101包括具有栅极105a、源极105b以及漏极105c的薄膜晶体管(TFT)105。像素101还包括具有上电极107a和下电极107b的存储电容器Cst 107、具有像素电极109a和公共电极109b的液晶电容器Clc 109、以及滤色器电压源Vcf 111。像素101还包括用于红色(R)数据的数据线Rdata线115的一部分115a、以及选通线113的一部分113a。栅极105a连接到选通线部分113a，源极105b连接到Rdata线部分115a。Cst 107的上电极107a连接到TFT 105的漏极105c，Cst 107的下电极107b连接到xVcom 121的一部分121a。Clc 109的像素电极109a连接到TFT 105的漏极105c，Clc 109的公共电极109b连接到Vcf 111。
与像素102和103不同，像素101还包括沿y方向铺设的公共电压线yVcom 123的一部分123a。另外，像素101包括将部分121a连接到部分123a的连接127。由此，连接127将xVcom 121和yVcom 123相连接。
像素104类似于像素101，只是yVcom 125的一部分125a具有中断(开路)131，而xVcom 121的一部分121b具有中断133。
如在图1中所见，像素101、102和103的存储电容器的下电极通过xVcom 121连接在一起。这是很多LCD面板中常规类型的连接，并且在与常规选通线、数据线和晶体管相结合使用时，这种连接允许对像素进行寻址。对垂直公共电压线的添加及与水平公共电压线的连接使得将像素沿x方向和y方向进行分组，如下面将更详细描述的。例如，yVcom 123和到xVcom 121的连接127可以允许像素101、102和103的存储电容器连接到在像素101、102、103之上和之下的像素的存储电容器(之上和之下的像素未示出)。例如，紧接在像素101、102和103之上的像素可以分别具有与像素101、102和103相同的配置。在这种情况下，紧接在像素101、102和103之上的像素的存储电容器将连接到像素101、102和103的存储电容器。
一般来说，LCD面板可以被配置为使得面板上的所有像素的存储电容器例如通过具有与多个水平公共电压线的连接的至少一个垂直公共电压线连接在一起。另一个LCD面板可以被配置为使得不同组像素连接在一起，以形成存储电容器连接在一起的多个分开区域。
一种创建分开区域的方法是通过在水平和/或垂直公共线中形成中断(开路)。例如，面板100的yVcom 125具有中断131，该中断131可以允许该中断之上的像素与该中断之下的像素隔离。类似地，xVcom 121具有中断133，该中断133可以允许该中断右侧的像素与该中断左侧的像素隔离。
图2A和2B例示了根据本发明实施例的由垂直和水平公共电压线中的中断形成的示例区域。图2A示出了TFT玻璃区域布局。图2A示出了区域201、区域205以及区域207。每个区域201、205以及207是利用将多个像素的存储电容器(未详细示出)通过垂直方向(y方向)和水平方向(x方向)的公共电压线相链接而形成的。例如，图2A中的放大区域示出了像素块203a-e。一个像素块包括一个或多个像素，其中至少一个像素包括垂直公共线yVcom。例如图1例示了包括像素101-103的像素的像素块，其中像素101包括yVcom 123。如图2A中所见，像素块203a在水平方向通过水平公共线xVcom 206连接到像素块203b。类似地，像素块203a在垂直方向通过垂直公共线yVcom 204连接到像素块203c。xVcom 206中的中断防止块203a连接到块203d，而yVcom 204中的中断防止块203a连接到块203e。区域201和207形成电容元件，该电容元件在连接到适合触摸电路(例如，触摸ASIC 215中的触摸电路213)时可以提供触摸感测信息。该连接是通过将区域连接到开关电路217而建立的，这将在下面进行更详细的描述。(注意，对于IPS型显示器，不需要导电点。在这种情况下，XVCOM和YVCOM区域可以简单地以到达触摸ASIC的金属迹线延伸，而触摸ASIC按照与LCD驱动器芯片类似的方式(通过各向异性导电粘合剂)接合到玻璃。然而，对于非IPS型显示器，需要导电点将滤色板上的VCOM区域与TFT板上的对应区域相接触。)类似地，区域201和区域205形成电容元件，该电容元件在连接到触摸电路213时提供触摸信息。由此，区域201用作区域205和207(它们例如称作感测电极)的公共电极。之前描述了触摸感测的互电容模式。还可以独立地利用每个区域来测量自身电容。
如上所述，可以利用诸如图1中的xVcom和yVcom的公共电压线之间的通路并且利用公共电压线中的选择性中断来形成像素的存储电容器连接在一起的区域。由此，图2A例示了通路或其他连接以及选择性中断可以用于创建可以跨多个像素的电容性区域。当然，根据本公开，本领域技术人员将容易理解，可以创建其他形状和配置的区域。
图2B示出了CF玻璃构图的ITO区域布局，该布局可以根据像素所采用的LCD技术的类型而是需要的或是不需要的。例如，这种CF ITO区域在LCD像素采用面内切换(IPS)的情况下将是不需要的。然而，图2B致力于非IPS LCD显示器，其中电压施加在位于上电极与下电极之间的液晶上。图2B示出了分别与图2A中的下(在非IPS显示器中)区域201、205和207相对应的上区域221、223和225。图2B示出了接触区域251、255和257的导电点250。导电点250连接对应的上区域和下区域，以使得在上区域中的像素的上电极被驱动时，下区域中的像素的对应下电极也被驱动。结果，即使在例如利用调制信号驱动像素时，上电极与下电极之间的相对电压也保持恒定。由此，施加到液晶的电压例如在触摸阶段可以保持恒定。具体地，恒定的相对电压可以是用于操作LCD像素的像素电压。因此，像素可以在检测触摸输入的同时继续操作(例如，显示图像)。
将参照图3至图5B来描述根据本发明实施例的触摸感测操作。为了清晰起见，关于单个驱动像素和单个感测像素来描述操作。然而，应当理解，该驱动像素连接到驱动区域中的其他驱动像素，该感测像素连接到感测区域中的其他感测像素，如上所述。由此，在实际操作中，驱动整个驱动区域，并且整个感测区域可以用于感测触摸。
图3示出了驱动区域的像素301和示例感测区域的像素303的局部电路图。像素301和303包括TFT 307和309、选通线311和312、数据线313和314、xVcom线315和316、散射场电极319和321、以及存储电容器323和325。存储电容器323和325各自具有大约300fF(毫微微法拉)的电容。像素303的散射场电极321的下电极可以通过xVcom 316连接到感测电路中的电荷放大器326。电荷放大器326将该线保持在虚拟地，以使得从散射场电极321注入的任何电荷显露为放大器的电压输出。在放大器的反馈元件示出为电容器时，它还可用作电阻器或电阻器与电容器的组合。反馈例如还可以是用于使得触摸感测电路的模片尺寸最小化的电阻器和电容器反馈。图3还示出了利用盖玻璃(未示出)生成大约3fF的杂散电容的手指327，并且示出了像素中的其他杂散电容，每一个杂散电容都是大约3fF。
图4A示出了在LCD阶段和触摸阶段期间通过xVcom 315施加到驱动区域的包括像素301的像素的示例信号。在LCD阶段期间，为了执行LCD反转，利用2.5V+/-2.5V的方波信号驱动xVcom 315。LCD阶段的持续时间为12ms。在触摸阶段，利用15到20个各自持续200微秒的连续激励阶段来驱动xVcom 315。在这种情况下的激励信号是2.5V+/-2V的正弦信号，这些正弦信号各自具有相同频率和0度或180度(对应于图4A中的“+”和“-”)的相对相位。触摸阶段的持续时间为4ms。
图5A示出了存储电容器323在触摸阶段的操作的详情。具体地，由于存储电容器323的电容比其他电容(例如，图3中示出的杂散电容)高得多，所以施加在存储电容器的下电极处的2.5V+/-2V正弦激励信号的基本上全部(大致90％)AC分量被转移到上电极。因此，被充电到用于LCD的操作的4.5伏DC的上电极观察到4.5V+/-1.9V的正弦信号。这些信号被传递到散射场电极319的对应左梳状结构和右梳状结构。按照这种方式，可以利用具有振幅大致为+/-2V的AC分量的信号来调制散射场电极319的两个梳状结构(一个上为+/-2V，另一个上为+/-1.9V)。由此，散射场电极319与类似地被驱动的驱动区域中的像素的其他散射场电极一起可以用作用于电容感测的驱动线。
重要的是，需要注意在散射场电极319被配置为用作触摸感测系统的驱动元件的同时，散射场电极继续用作LCD显示系统的一部分。如图5A中所示，在以大致+/-2V各自调制散射场电极的梳状结构的电压时，梳状结构之间的相对电压在2V+/-0.1V处保持大致恒定。该相对电压是由用于LCD操作的像素的液晶所观察到的电压。触摸阶段期间在相对电压中的0.1V AC方差应当具有对LCD显示器低得可接受的影响，特别地由于AC方差通常应具有高于液晶的响应时间的频率。例如，激励信号频率由此以及AC方差的频率通常高于100kHz。然而，液晶的响应时间通常小于100Hz。因此，散射场电极的作为触摸系统中的驱动元件的功能不应与散射场电极的LCD功能相干扰。
下面参照图3、图4B和图5B，来描述感测区域的示例操作。图4B示出了在上述LCD阶段和触摸阶段通过xVcom 316施加到感测区域的像素(包括像素303)的信号。与驱动区域相同，为了在LCD阶段期间执行LCD反转，利用2.5V+/-2.5V的方波信号驱动xVcom 316。在触摸阶段，xVcom 316连接到放大器326，该放大器326将电压保持在2.5V的虚拟地处或附近。结果，散射场电极321也保持在2.5V。如图3所示，散射场从散射场电极319传播到散射场电极321。如上所述，通过驱动区域以大致+/-2V调制散射电场。当这些场被散射场电极321的顶部电极接收到时，大部分信号转移到下电极，这是因为像素303与像素301具有相同或类似的杂散电容和存储电容。由于xVcom 316连接到电荷放大器326并且保持在虚拟地，所以注入的任何电荷将显露为电荷放大器的输出电压。这个输出电压提供了用于触摸感测系统的触摸感测信息。例如，在手指327靠近散射场时，它捕捉一些场并且将它们接地，这在场中造成扰动。该扰动可以通过触摸系统而检测为电荷放大器326的输出电压中的扰动。图5B示出了在像素302处接收到的散射场的大致90％将被转移到电荷放大器326，所接收到的散射场入射在也连接到TFT 325的漏极的电容器一半的电极上。入射在直接连接到XVCOM 316的电容器一半的电极上的100％的电荷将被转移到电荷放大器326。入射到每个电极上的电荷比率将取决于LCD设计。对于非IPS，近乎100％的受手指影响的电荷将入射在VCOM电极上，这是因为构图的CF板最靠近手指。对于IPS类型显示器，该比率将更接近一半的一半，这是因为电极的每个部分具有大致相等的面向手指的区域(或者，1/4对3/4)。对于一些子类型的IPS显示器，散射电极不是共面的，并且大部分面向上的区域贡献于VCOM电极。
为了清晰起见，利用单个像素描述了图3、4A-B以及5A-B中的示例驱动和感测操作。下面将参照图6A-C、7、8A-C、9A-C和10描述根据本发明实施例的驱动区域和感测区域的一些示例布局和操作。
图6A例示了根据本发明实施例的示例触摸屏600的局部图，该触摸屏600具有带有既用作LCD元件又用作触摸传感器的双功能电容元件的像素的区域。在图6A的示例中，示出了具有八列(标记为a至h)和六行(标记为1至6)的触摸屏600，但是应当理解，可以采用任意数量的列和行。列a至h可以由列状区域形成，尽管在图6A的示例中，每列的一侧包括设计用于生成每列中的分开部分的错列的边缘和切口。行1至6中的每一个可以由区域内的多个不同的印迹或衬垫(pad)形成，每个印迹通过铺设至触摸屏600的边界区域的一个或多个yVcom线连接到边界区域，以使得特定行中的所有印迹能够通过铺设在边界区域中的金属迹线(图6A中未示出)连接在一起。这些金属迹线可以到达触摸屏600的一侧上的小区域并且连接到柔性电路602。如图6A的示例中所示，形成行的印迹可以通过例如按照大体金字塔形配置来选择性地设置xVcom线和yVcom线中的中断而形成。在图6A中，例如，列a和b之间的行1至3的印迹按照倒立金字塔配置来排列，而列a和b之间的行4至6的印迹按照正立金字塔配置来排列。
图6B例示了根据本发明实施例的示例触摸屏600的局部图，该触摸屏600包括铺设在触摸屏的边界区域中的金属迹线604和606。注意，为了清晰起见，放大了图6B中的边界区域。每个列a至h可以包括允许将该列通过一个通路(图6B中未示出)连接到金属迹线的延伸的一条或多条yVcom线608。每列的一侧包括设计用于生成每列中的分开部分的错列的边缘614和切口616。每行印迹1至6可以包括允许将该印迹通过一个通路(图6B中未示出)连接到金属迹线的延伸的一条或多条yVcom线610。yVcom线610可以使得将特定行中的每个印迹彼此自连接。由于所有金属迹线604和606都形成在同一层上，所以它们可以全部到达同一柔性电路602。
如果触摸屏600用作互电容触摸屏，则可以利用一个或多个激励信号来驱动列a至h或行1至6，并且散射电场线可以形成在相邻列区域和行印迹之间。在图6B中，应当理解，尽管出于例示的目的仅示出了在列a与行印迹1之间(a-1)的电场线612，但是根据正在激励哪列或哪行，可以在其他相邻列与行印迹之间(例如，a-2、b-4、g-5等等)形成电场线。因此，应当理解，每列-行印迹对(例如，a-1、a-2、b-4、g-5等等)可以表示其中电荷可以从驱动区域被耦接到感测区域上的两区域触摸像素或传感器。当手指向下触摸在这些触摸像素之一上时，手指阻断延伸过触摸屏的覆层的一些散射电场线，从而减少了耦合到感测区域的电荷量。可以检测耦合电荷量的减少作为确定触摸的所得“图像”的一部分。应当注意的是，在如图6B所示的互电容触摸屏设计中，不需要单独的基准地，因此也不需要在基板的背侧上或者在单独的基板上的第二层。
触摸屏600还可以用作自身电容触摸屏。在这种实施例中，基准地平面可以形成在基板的背侧上、在与印迹和列相同的一侧上但是通过介电物与印迹和列分开、或者在单独的基板上。在自身电容触摸屏中，每个触摸像素或传感器具有对基准地的自身电容，该自身电容可能由于手指的存在而改变。在自身电容实施例中，可以独立地感测列a至h的自身电容，并且还可以独立地感测行1至6的自身电容。
图6C例示了根据本发明实施例的列和行印迹到触摸屏的边界区域中的金属迹线的示例连接。图6C表示图6B中示出的“详情A”，并且示出了通过yVcom线608和610连接到金属迹线618的列“a”和行印迹4至6。由于yVcom线608和610通过介电材料与金属迹线618分开，所以形成在介电材料上的通路620使得yVcom线能够连接到金属迹线。金属迹线618能够形成在与yVcom线相同的层中。在这种情况下，将不需要另外的处理步骤，并且触摸迹线可以铺设在相同的M1和M2层中，该M1和M2层在LCD中是常规的，并且有时被称作“栅极金属”以及“源极/漏极金属”。而且，介电绝缘材料可以被称作“内层介电物”或“ILD”。
如图6C中所示，由于应当为包含连接行印迹4和5的yVcom线610的触摸像素留出空间，所以列边缘614和行印迹4至6可以沿x方向错开。(应当理解，图6C的示例中的行印迹4实际上是粘在一起的两个印迹。)为了获得最佳触摸灵敏度，可以希望平衡触摸像素a-6、a-5以及a-4中的区域的面积。然而，如果列“a”保持为直线，则行印迹6可以比行印迹5或6更细，并且将在触摸像素a-6的区域之间产生不平衡。
图7例示了根据本发明实施例的示例列和相邻行印迹的顶视图。通常希望使得触摸像素a-4、a-5以及a-6的互电容特性保持相对恒定，以产生留在触摸感测电路的范围内的相对均匀的z方向触摸灵敏度。因此。列区域a4、a5和a6应当与行印迹区域4、5和6大致相同。为此，与列部分a6和行印迹6相比，列部分a4和a5以及行印迹4和5可以在y方向上缩减，从而使得列段a4的面积与列段a5和a6的面积匹配。换言之，触摸像素a4-4将会比触摸像素a6-6更宽更短，a6-6将更窄更高。
由于触摸像素或传感器可以在x方向上略微歪斜或失调，所以在触摸像素a-6上的最大化触摸事件(例如，向下正好放置在触摸像素a-6上的手指)的x坐标可能会略微不同于例如触摸像素a-4上的最大化触摸事件的x坐标。因此，在本发明的实施例中，该失调可以在软件算法中被修正，以重映射触摸像素并去除失真。
尽管典型的触摸面板栅格尺寸可以具有设置在5.0mm中心区上的触摸像素，但是可以希望具有例如大约6.0mm中心区的更展开栅格，来减少触摸屏中的电连接的整体数量。然而，展开传感器图案可能导致错误的触摸读取。
图8A是针对单个行中具有宽间距的两个相邻触摸像素a-5以及b-5，手指触摸的x坐标关于在一个触摸像素处观察到的互电容的示例图。在图8A中，图线800表示随着手指接触从左向右连续移动在触摸像素a-5处观察的互电容，而图线802表示随着手指触摸从左向右连续移动，在触摸像素b-5处观察的互电容。如所预期的，当手指触摸正好经过触摸像素a-5上时，在触摸像素a-5处观察到互电容的下降804，当手指触摸正好经过触摸像素b-5上时，在触摸像素b-5处观察到互电容的类似下降806。如果线808表示用于检测触摸事件的阈值，则图8A例示了即使手指从未抬离触摸屏的表面，也可能在810处错误地呈现手指已经瞬间抬离表面。该位置810可以表示在两个展开触摸像素之间的中途附近的点。
图8B是根据本发明实施例的针对单个行中具有宽间距的两个相邻触摸像素a-5和b-5(其中已经提供了空间插值)，手指触摸的x坐标关于在一个触摸像素处观察到的互电容的示例图。正如所预期的，当手指触摸正好经过触摸像素a-5上时，在触摸像素a-5处观察到互电容的下降804，当手指触摸正好经过触摸像素b-5上时，在触摸像素b-5处观察到互电容的类似下降806。然而需要注意，与图8A中相比，互电容值中的上升和下降发生得更加逐步。如果线808表示用于检测触摸事件的阈值，则图8B例示了当手指从左向右在触摸像素a-5和b-5上移动时，在触摸像素a-5或b-5处始终检测到触摸事件。换言之，触摸事件的这种“模糊”对于防止误无触摸读取的出现是有帮助的。
在本发明的一个实施例中，可以增大触摸屏的盖玻璃的厚度，以生成图8B中示出的空间模糊或滤波的部分或全部。
图8C例示了根据本发明实施例的对于更大触摸像素间距有用的示例列和相邻行印迹图案的顶视图。图8C例示了其中在沿x方向伸长的触摸像素内采用锯齿状区域边缘812的示例实施例。锯齿状区域边缘可以使得散射电场线814能够在x方向上存在于更大区域上，从而可以利用同一触摸像素沿x方向在更大的距离上检测到触摸事件。应当理解，图8C的锯齿状配置仅仅是个示例，并且还可以采用诸如蛇形边缘等的其他配置。这些配置可以进一步软化触摸图案，并且生成如图8B所示的相邻触摸像素之间的空间滤波和插值。
图9A例示了根据本发明实施例的示例触摸屏900，该触摸屏900包括形成为列906和多边形区域(砖形物)的行902的感测(或驱动)区域(C0至C5)，其中每行砖形物都形成单独的驱动(或感测)区域(R0至R7)。在图9A的示例中，连接yVcom线904沿着砖形物的仅一侧铺设(所谓的“单扩展(single escape)”配置)。尽管示出了具有六列和八行的触摸屏900，但是应当理解，可以采用任意数量的列和行。
为了将特定行中的砖形物902耦接在一起，在单扩展配置中连接yVcom线904可以沿着砖形物的一侧从砖形物铺设到特定总线910。在连接yVcom线904与相邻列906之间可以形成地隔离区域908，以减小连接yVcom线与列之间的电容耦接。对于每个总线910和对于列906的连接可以通过柔性电路912离开触摸屏900。
图9B例示了根据本发明实施例的图9A中的示例触摸屏900的一部分的特写图，其示出了在单扩展配置中砖形物902如何可以利用连接yVcom线904铺设到总线910。在图9B中，可以采用比更短的连接yVcom线(例如，迹线R2)更长连接、更多的yVcom线904(例如，迹线R7)，以均衡化迹线的整体电阻率，并且使得驱动电路所观察的整体电容负载最小。
图9C例示了根据本发明实施例的图9A中的示例触摸屏900一部分，其包括与列C0和C1相关联的砖形物902以及将砖形物耦接到总线910的连接yVcom线904(象征性地示出为细线)。在图9C(其按照象征方式绘出并且仅仅出于例示的目的而没有按比例绘制)的示例中，总线B0耦接到砖形物R0C0(相邻于列C0的最靠近B0的砖形物)和R0C1(相邻于列C1的最靠近B0的砖形物)。总线B1耦接到砖形物R1C0(相邻于列C0的次靠近B0的砖形物)和R1C1(相邻于列C1的次靠近B0的砖形物)。针对其他总线重复该图案，以使得总线B7耦接至砖形物R7C0(相邻于列C0的最远离B0的砖形物)和R7C1(相邻于列C1的最远离B0的砖形物)。
图10例示了根据本发明实施例的示例曲折双插值触摸屏1000，该触摸屏1000可以进一步减小连接yVcom线与感测区域之间的杂散电容。在图10的示例中，表示驱动(或感测)区域的多边形区域1002在形状上大体是五边形并且取向错列，其中在面板端部附近的一些多边形区域是截断的五边形。感测(或驱动)区域1004是曲折形状的，其中在感测(或驱动)区域与五边形1002之间具有接地保护1006。所有连接yVcom线1008铺设在五边形1002之间的通道1010中。在互电容实施例中，每个触摸像素或传感器的特征在于在五边形与相邻感测(或驱动)区域1004之间形成电场线1016。由于连接yVcom线1008不能与任何感测(或驱动)区域1004并排铺设，而是铺设在五边形1002之间，所以连接yVcom线1008与感测(或驱动)区域1004之间的杂散电容被最小化，并且空间交叉耦接也被最小化。之前，连接yVcom线1008与感测(或驱动)区域1004之间的距离仅为接地保护1006的宽度，但是在图10的实施例中，该距离是接地保护的宽度加上五边形1002的宽度(该宽度随五边形的形状的长度而变化)。
如图10的示例中所例示的，用于在触摸屏的端部处的行R14的五边形可以被截断。因此，触摸1012对于R14的计算质心可以在y方向上偏离它们的真实位置。另外，触摸对于任何两个相邻行的计算质心将在x方向上错开(彼此偏置)一偏移距离。然而，该失调可以在软件算法中被修正，以重映射触摸像素并去除失真。
尽管本发明的上述实施例主要是关于互电容触摸屏描述的，但是应当理解，本发明的实施例还可以应用于自身电容触摸屏。在这种实施例中，基准地平面可以形成在基板的背侧上，或者形成在基板的与多边形区域和感测区域相同的一侧但是通过介电物与多边形区域和感测区域隔开，或者形成在单独的基板上。在自身电容触摸屏中，每个触摸像素或传感器具有对基准地的自身电容，该电容可以由于手指的存在而改变。触摸屏可以按照时间复用方式利用互电容测量和自身电容测量两者，以收集附加信息，并且每个测量类型可以补偿另一类型的不足。
下面参照图11至图46来描述根据本发明实施例的包括具有双功能电容元件的像素的示例显示器以及制造该显示器的处理。图11至24致力于采用非晶硅(a-Si)的示例电控双折射(ECB)LCD显示器。图25至图34致力于采用低温多晶硅(LTPS)的示例IPS LCD显示器。图35至图43致力于采用LTPS的另一示例IPS LCD显示器。图44至图55致力于采用LTPS的示例ECB LCD显示器。
下面参照图11至图18来描述根据本发明实施例的制造ECBLCD显示器的示例过程。这些图示出了在ECB LCD显示器的制造期间对两个像素即像素1101和像素1102的处理的各个阶段。所得的像素1101和1102形成分别等效于图1中的像素101和102的电路。
图11示出了像素1101和1102的第一金属层(M1)的构图。如图11所示，像素1102的M1层包括栅极1155a、选通线1113的一部分1113b、存储电容器(除了下电极1157b之外均未示出)的下电极1157b、以及xVcom 1121的一部分1121b。像素1101包括栅极1105a、存储电容器(除了下电极1107b之外均未示出)的下电极1107b、选通线1113的一部分1113a、以及xVcom 1121的一部分1121a。像素1101还包括yVcom 1123的一部分1123a(示出为点线)，该部分1123a包括附加部分1140。部分1123a具有连接点1141和连接点1143。如图11所示，选通线1113和xVcom 1121沿x方向铺设通过像素1101和1102两者。选通线1113连接到栅极1105a和1155a，xVcom 1121连接下电极1107b和1157b。yVcom 1123的部分1123a在像素1101中连接到xVcom 1121。
图12示出了像素1101和1102的制造过程中的随后的构图步骤，其中形成多-Si的岛图案。如图12所见，两个像素的岛图案类似，只是像素1102的半导体部分1201和1203略微不同于像素1101的半导体部分1205和1207。例如，部分1205略微小于部分1201。这部分是由于允许xVcom 1121在垂直方向(y方向)上通过yVcom 1123与其他xVcom线相连接，如下面将更详细描述的。
图13示出了形成在像素1101中的连接1301和1302。像素1102不包括这种连接。下面将参照图14更详细地描述连接1301和1302的操作。
图14示出了像素1101和1102的第二金属层(M2)的构图。如图14所示，像素1102的M2层形成了绿色数据线Gdata 1417(在图14中示出为点线)的一部分1417a、源极1455b、漏极1455c以及上电极1457a。类似于像素1102，像素1101的M2层形成了红色数据线Rdata 1415(在图14中示出为点线)的一部分1415a、源极1405b、漏极1405c以及上电极1407a。像素1101的M2层还形成了yVcom1423(在图14中示出为点线)的部分1423a和1423b。上电极1407a小于上电极1457a，这使得部分1423a形成在像素1101的M2层中。部分1423a具有连接点1441，并且部分1423b具有连接点1443。
图11、13和14一起示出了像素1101包括垂直公共线(yVcom1415)，该垂直公共线允许将xVcom 1121在垂直方向(y方向)与其他xVcom线相连接。具体地，这些图示出了部分1423a通过连接1301分别在连接点1441和1141处连接到部分1123a。部分1123a通过连接1302分别在点1143和1443处连接到1423b。由此，这些图示出了yVcom 1123的连续部分通过像素的多个结构的连接而形成在像素1101上。如图11所示，yVcom部分1123a连接到xVcom部分1121a。结果，这些图中示出的像素1101的结构使得能够进行对多个xVcom线在垂直方向的连接。
图15分别示出了像素1101和1102的平面化(PLN)接触层1501和1503。图16分别示出了像素1101和1102的反射器(REF)层1601和1603。图17分别示出了像素1101和1102的钝化(PASS)接触1701和1703。图18示出了分别形成像素1101和1102的像素电极1801和1803的半透明导电材料(例如，IPO)层。
图19示出了完成的像素1101和1102的平面图。图20A至20B例示了沿图中所示的顶视图示出的路径截取的完成像素1101的侧视图。图20C至20D例示了沿着图19所示的线的像素1102和1101的侧视图。
图20A示出了像素1101的侧视图。图20A中示出的M1层的部分包括选通线部分1113b、栅极1155a、下电极1157b以及xVcom部分1121b。图20A中示出的多-Si层包括多-Si 1205和多-Si 1201。图20A中示出的M2层包括源极1455b、漏极1465c以及上电极1457a。图20A还示出了平面化层1503、反射器层1603、钝化接触1703以及透明导体层1103。
图20B示出了像素1101的另一侧视图。为了清晰起见，图中未示出平面化接触、反射器、钝化接触以及透明导体层。图20B中示出的M1层包括选通线部分1113a、栅极1105a、下电极1107b以及xVcom部分1121a。图20B还示出了相邻像素2001，该像素2001具有与像素1101相同的结构。图20B中示出的多-Si层包括多-Si部分1211和多-Si部分1207。图20B中示出的M2层包括源极1405b、漏极1405c以及上电极1407a。
图20C示出了沿着图19中示出的线的像素1102的侧视图。图20C中示出的M1层包括选通线部分1113b、栅极1155a以及xVcom部分1121b。图20C还示出了淀积在M1之上的栅极绝缘体2003。图20C中还示出了多-Si部分1203以及附加多-Si部分。
图20D示出了沿着图19中示出的线的像素1101的侧视图。图20D中示出的M1层包括选通线部分1113a、栅极1105a以及yVcom部分1123a，该yVcom部分1123a包括与xVcom部分1121a的相交。连接1301和1302分别接触yVcom部分1123a的连接点1141和1143。图20D还示出了栅极绝缘体层2005以及多-Si部分1209。图20D中示出的M2层包括yVcom部分1423a和yVcom部分1423b，该yVcom部分1423a在连接点1441处与连接1301相连接，而该yVcom部分1423b在连接点1443处与连接1302相连接。垂直公共线yVcom 1123(图20D中示出为划线)铺设通过像素1101，作为yVcom部分1423a、连接1301、yVcom部分1123a、连接1302以及yVcom部分1423b。图20D还示出了包括与像素1101相同的结构的相邻像素的一部分。具体地，相邻像素包括通过连接而连接到xVcom部分的yVcom部分。由此，图20D例示了xVcom部分1121a可以利用yVcom线连接到相邻像素的xVcom部分。
图21和22示出了像素1101和1102的存储电容的比较分析。像素1102的总存储电容(Cstore)为：
Cstore＝CM1/M2+CM1/ITO                        (1)
其中，CM1/M2是重叠的M1和M2层(例如，像素1102的上电极1457a和下电极1157b)的电容，以及
CM1/ITO是第一金属层和透明导体层的重叠区域之间的电容。
例如，图21示出了得到电容CM1/M2的第一金属层和第二金属层的重叠区域。如图21所示，像素1102的CM1/M2得自第一和第二金属层的大致360平方微米的重叠。下面参照图22，像素1102的突出显示部分示出了第一金属层和透明导体层的导致CM1/ITO的重叠区域。如图22中所示，总重叠为大致360平方微米。
相对的是，像素1101的总电容是：
Cstore＝CM1/M2+CM1/ITO+CM2/ITO                (2)
其中，CM1/M2和CM1/ITO定义如上；以及
CM2/ITO是得自第二金属层与透明导体层的重叠的电容。
像素1101的存储电容等式中的附加项CM2/ITO得自像素1101中的第二金属层与透明导体层重叠的附加区域。图21和22示出了得到等式2中的项的像素1101中的重叠金属的区域。图21示出了像素1101中的第一和第二金属层的重叠区域，该区域等于大致503平方微米。图22示出了像素1101中的第一金属层和透明导体层的重叠区域，该重叠区域等于大致360平方微米。图22还示出了第二金属层和透明导体层的重叠区域，该重叠区域等于大致81平方微米。由此，从图21和22显然可知，尽管像素1101的第一和第二金属层的重叠区域小于像素1102的对应区域，但是像素1101具有额外的区域重叠，该额外的区域重叠是像素1102所没有的。具体地，像素1101中的第二金属层和透明导体层的重叠导致另外的81平方微米，这继而导致像素1101的存储电容的附加电容量。
图23例示了像素1101和1102的孔径比估计。像素1101具有41.4％的孔径比。像素1102具有44.4％的孔径比。
图24例示了根据本发明实施例的示例改进。作为改进的结果，可以使得系统中的不同像素的孔径比更类似，这可以改进显示器的外观。类似于像素1102，像素2401和2405不包括y方向的连接部分。另一方面，类似于像素1101，像素2403包括y方向的连接部分。
图25至图34致力于采用低温多晶硅(LTPS)的示例IPS LCD显示器。下面将参照图25至图31描述根据本发明实施例的制造采用LTPS的IPS LCD显示器的示例过程。这些图示出了在采用LTPS的IPS LCD显示器的制造期间对两个像素即像素2501和像素2502的处理的各个阶段。所得的像素2501和2502形成分别等效于图1中的像素101和102的电路。由于图25至30中示出的处理的阶段与对于像素2501和像素2502的相同，所以在这些图的每一个中仅示出一个像素。然而，应当理解，图25至图30中示出的处理的阶段适用于像素2501和像素2502两者。
图25示出了像素2501和2502的多-Si层的构图。半导体部分2505、2507以及2509形成了TFT的有源区域，并且分别用作源极、栅极和漏极。
图26示出了制造像素2501和2502的过程中的随后的构图步骤，其中形成像素2501和2502的第一金属层(M1)。如图26所示，用于像素2501/2502的M1层包括栅极2605a、选通线2613(示出为点线)的一部分2613a、以及xVcom 2621的一部分2621a。部分2621a包括连接点2623。选通线2613和xVcom 2621铺设通过在x方向上相邻的像素。
图27示出了形成在像素2501/2502中的通路2701、2703以及2705，分别用于连接到部分2505、部分2509以及连接点2623。
图28示出了像素2501/2502的第二金属层(M2)的构图。如图28中所示，像素的M2层形成颜色数据线2817(在图28中示出为点线)的一部分2817a，该颜色数据线2817例如可以载送红色、绿色或蓝色数据。部分2817a包括通过通路2701连接到部分2505的连接2819。M2层还形成通过通路2703与部分2509的连接2821，并且形成通过通路2705与连接点2623的连接2823。
图29示出了形成在像素2501/2502上的诸如ITO的透明导电材料的第一层。该第一透明导体层包括像素电极2901。图29还示出了在x方向上相邻的像素的像素电极的一部分2905，以及在y方向上相邻的像素的像素电极的一部分2907。图29还示出了连接2903，该连接2903形成下面描述的公共ITO层与xVcom 2621之间通过连接点2623以及图30中示出的连接3001的连接。
图31示出了形成在像素2501和像素2502上的诸如ITO的透明导体的第二层。像素2502上的第二层形成公共电极3151，该公共电极3151包括通过连接3001和2903以及连接点2623连接到xVcom2621的连接点3153。图31还示出了在y方向上相邻的像素的公共电极的一部分3155。与像素2502类似，像素2501包括由透明导体的第二层形成的公共电极3101。同样，公共电极3101包括通过连接3001和2903以及连接点2623连接到xVcom 2621的连接点3103。然而，像素2501还包括公共电极3101与在y方向上相邻的像素的公共电极3105之间的连接3107。这样，像素的公共电极可以在y方向上连接以形成yVcom线3109。由于公共电极3101连接到xVcom 2621并且xVcom 2621连接到x方向上的其他像素的公共电极，所以像素区域的公共电极可以连接在一起以形成触摸感测元件。类似于前面的示例实施例，xVcom线和yVcom线中的中断可以生成可形成为触摸传感器阵列的公共电极链接在一起的分开区域。
图32示出了完成的像素2501和2502的平面图。图33例示了沿图示的顶视图示出的线截取的像素2501的侧视图。
图34例示了像素2501和像素2502的存储电容。
图35至图43致力于采用LTPS的另一示例IPS LCD显示器。在本示例中，yVcom线形成在M2层上(与前面的示例IPS LCD显示器相对比，在前面的示例中yVcom线形成在公共ITO层上)。下面将参照图35至41来描述根据本发明实施例的采用LTPS的IPS LCD显示器的示例制造过程，其中该显示器具有M2层上的yVcom线。这些图示出了在示例IPS LCD显示器的制造期间对两个像素即像素3501和像素3502的处理的各个阶段。所得的像素3501和3502形成分别等效于图1中的像素101和102的电路。
图35示出了像素3501和3502的多-Si层的构图。半导体部分3505、3507以及3509形成像素3501的TFT的有源区域，并且分别用作源极、栅极以及漏极。同样，半导体部分3506、3508以及3510分别是像素3502的源极、栅极以及漏极。图35还示出了像素3501具有略大于像素3502的宽度W的宽度W’(在x方向上)。
图36示出了制造像素3501和3502的过程中的随后构图步骤，其中形成像素3501和3502的第一金属层(M1)。如图36中所示，像素3501和3502的M1层包括栅极3605a和3606a、选通线3613(示出为点线)的部分3613a和3613b、以及xVcom 3621的部分3621a和3621b。部分3621a和3622a分别包括连接点3623和3624。选通线3613和xVcom 3621铺设通过在x方向上相邻的像素。
图37示出了形成在像素3501中的通路3701、3703和3705，分别用于连接到部分3505、部分3509以及连接点3623。在像素3502中形成的通路3702、3704和3706分别用于连接到部分3506、部分3510以及连接点3624。
图38示出了像素3501和3502的第二金属层(M2)的构图。对于像素3501，M2层形成颜色数据线3817(在图38中示出为点线)的一部分3817a，该颜色数据线3817例如可以载送红色、绿色或蓝色数据。部分3817a包括通过通路3701连接到部分3505的连接3819。像素3501还包括yVcom 3830(示出为点线)的一部分3830a，yVcom3830包括通过通路3705到连接点3623的连接3823。由此，yVcom 3830连接到xVcom 3621。像素3501还包括通过通路3703与部分3509的连接3821。
由于yVcom 3830连接到xVcom 3621并且xVcom 3621连接到x方向上的其他像素的公共电极，所以像素区域中的公共电极可以连接在一起形成触摸感测元件。类似于前面的示例实施例，xVcom线和yVcom线中的中断可以生成可形成为触摸传感器阵列的公共电极链接在一起的分开区域。
对于像素3502，M2层形成颜色数据线3818(在图38中示出为点线)的一部分3818a，该颜色数据线3818例如可以载送红色、绿色或蓝色数据。部分3818a包括通过通路3702连接到部分3506的连接3820。像素3502还包括通过通路3706到连接点3624的连接3824，以及通过通路3704与部分3510的连接3822。
图39示出了形成在像素3501和3502上的诸如ITO的透明导电材料的第一层。该第一透明导体层包括像素电极3901和3905。图39还示出了连接3903和3907，连接3903和3907形成了下面描述的公共ITO层与xVcom 3621之间分别通过连接点3623和3624以及图40中示出的连接4001和4002的连接。
图41示出了形成在像素3501和像素3502上的诸如ITO的透明导体的第二层。像素3502上的第二层形成公共电极4107，该公共电极4107包括通过连接4002和3907以及连接点3624连接到xVcom3621的连接点4105。类似于像素3502，像素3501包括由第二透明导体层形成的公共电极4101。同样，公共电极4101包括通过连接4001和3903以及连接点3623连接到xVcom 3621的连接点4103。
图42示出了完成的像素3501和3502的平面图。图43例示了沿图中所示顶视图示出的线截取的像素3501的侧视图。
图44至图55致力于采用LTPS的示例ECB LCD显示器。类似于采用非晶硅(a-Si)的ECB LCD显示器(图11至图24中所示)，采用LTPS的ECB LCD显示器的制造过程包括构造通路以及附加的M2线，以形成在y方向上连接像素的存储电容器的yVcom线。
下面将参照图44至图50来描述根据本发明实施例的采用LTPS的ECB LCD显示器的示例制造过程。图44示出了多-Si的半导体层。图45示出了第一金属层(M1)。图46示出了包括4601和4602的连接。图47示出了第二金属层(M2)。连接4601和4602连接M1和M2层，以形成yVcom线，如图所示。图48至图50分别示出了连接层、反射器层以及ITO层。图51示出了包括允许y方向上的连接的yVcom部分的完成像素。图52示出了沿着图52中示出的顶视图中所示的线的像素5101的侧视图。图53示出了像素5101的存储电容的计算。图54示出了像素5101和不包括yVcom线的像素5403的孔径比估计。图55示出了一些金属例如M1、M2和/或ITO层的部分可以移位以助于均衡像素的孔径比。
图56示出了根据本发明实施例的包括接地分隔体区域的示例触摸屏5600的一部分。类似于以上描述的一些实施例，触摸屏5600包括用于驱动的区域(5601和5602)以及用于感测的区域(5603和5604)。驱动区域连接到驱动线5611和5612，感测区域连接到感测线5613和5614。触摸屏还包括接地分隔体区域5605，该接地分隔体区域5605是存储电容器链接在一起的像素的区域，如上所述该区域是接地的。接地分隔体区域5605可以有助于电隔离触摸像素区域，并且可以改进触摸屏5600对触摸的检测。接地分隔体区域例如可以在整个触摸屏上均匀隔开。
图57是沿图56中的线A-A的侧视图，示出了触摸屏5600的包括覆层5701、粘合剂5702、偏振器5703、高电阻(R)屏蔽5704、滤色器玻璃5705、驱动区域5601和5602、感测区域5603和5604、接地分隔体区域5605、TFT玻璃5706以及第二偏振器5707的部分。诸如高R屏蔽5704的高电阻屏蔽可以用在例如采用IPS LCD像素的触摸屏中。高R屏蔽可以有助于阻挡显示器附近的低频/DC电压不干扰显示器的操作。同时，高R屏蔽可以允许高频信号(例如通常用于电容触摸感测的高频信号)穿透屏蔽。因此，高R屏蔽可以有助于屏蔽显示器，同时还允许显示器感测触摸事件。高R屏蔽例如可以由极高电阻有机材料、碳纳米管等等制成，并且可以具有范围在每平方100兆欧到每平方10千兆欧中的电阻。
图58示出了根据本发明实施例的示例触摸屏5800的部分的侧视图。触摸屏5800包括滤色器玻璃5801、像素层5803(包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)像素、以及如图59中示出的黑掩蔽的黑掩蔽线)。触摸屏5800还包括在黑掩蔽线下面的金属线5805。金属线5805可以提供例如在像素区域与触摸屏的边界中的总线之间的低电阻路径。例如，在常规LCD非IPS显示器中，通常在CF玻璃上的公共电极是一片ITO。因此，该公共电极的电阻非常低。例如，常规LCD可以具有电阻为大致每平方100欧的ITO的公共电极。然而，在以上的一些实施例中，公共电极“分散”到通过相对较细的路径连接到共享公共线的区域中。像素区域与共享公共电极线之间的连接可以具有相对较高的电阻，尤其是如果该区域远离触摸屏的边界，其中共享公共线可能位于该边界中。金属线5805可能有助于降低到这种区域的路径的电阻。将金属线5805放置在黑掩蔽下面可以例如减小金属线对像素孔径比的影响。
图59示出了根据本发明实施例的示例黑掩蔽布局。黑掩蔽5901屏蔽yVcom线和颜色数据线。掩蔽5901可以有助于减少不同区域之间的潜在LCD伪迹(artifact)。掩蔽5902屏蔽颜色数据线。覆盖两条线的掩蔽5901比掩蔽5902要宽。
图60示出了其中像素区域用于多个功能的示例基于IPS的触摸感测显示器。例如，像素区域可以在一个时刻处用作驱动区域而在另一时刻处用作感测区域。图60示出了两种类型的像素区域，即像素区域类型A和像素区域类型B。在第一时间段期间，A类像素区域(即，触摸列)可以利用激励波形被驱动，同时可以感测B类像素区域(即，触摸行)的每一个处的电容。在下一时间段期间，B类像素区域(即，触摸行)可以利用激励波形被驱动，同时可以感测A类像素区域(即，触摸列)的每一个处的电容。然后可以重复该过程。两个触摸感测时段可以为大约2ms。激励波形可以采取多种形式。在一些实施例中，它可以是DC偏移为零、峰峰大约5V的正弦波。还可以采用其他时间段和波形。
图61例示了可以包括以上描述的本发明的一个或多个实施例的示例计算系统6100。计算系统6100可以包括一个或多个面板处理器6102和外围设备6104以及面板子系统6106。外围设备6104可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)或者其他类型的存储器或存储装置、监视定时器等。面板子系统6106可以包括但不限于一个或多个感测通道6108、通道扫描逻辑6110和驱动器逻辑6114。通道扫描逻辑6110可以访问RAM 6112，自主地从感测通道读取数据并对该感测通道提供控制。此外，通道扫描逻辑6110可以控制驱动器逻辑6114以生成不同频率和相位下的激励信号6116，该激励信号可以被选择性地施加到触摸屏6124的驱动线。在一些实施例中，可以将面板子系统6106、面板处理器6102和外围设备6104集成到单个专用集成电路(ASIC)。
根据本发明实施例，触摸屏6124可以包括具有多个驱动区域和多个感测区域的电容感测介质。驱动区域和感测区域的每个相交可以表示一个电容感测节点并且可以被视为图像元素(像素)6126，当将触摸屏6124看作捕获触摸的“图像”时，这是特别有用的。(换句话说，在面板子系统6106已经判断出是否已经在触摸屏中的每个触摸传感器处检测到触摸事件之后，在多重触摸面板中发生触摸事件的触摸传感器的图案可被看作触摸的“图像”(例如，触摸该面板的手指的图案)。)触摸屏6124的每个感测区域可以驱动面板子系统6106中的感测通道6108(在本文中也被称作事件检测和解调电路)。
计算系统6100还可以包括主机处理器6128，主机处理器6128用于接收来自面板处理器6102的输出并基于该输出进行动作，该动作可以包括但不限于移动诸如光标或指示器的对象，滚动或摇摄(panning)，调节控制设置，打开文件或文档，查看菜单，进行选择，执行指令，操作连接到主机装置的外围设备，应答电话呼叫，发出电话呼叫，终止电话呼叫，改变音量或音频设置，存储与电话通信相关的信息(诸如，地址、频繁拨叫的号码、已接呼叫、未接呼叫)，登录到计算机或计算机网络，允许对计算机或计算机网络的限制区的授权个人访问，加载与用户的计算机桌面的优选配置相关联的用户简档，允许访问网络内容，启动某一程序，对消息进行加密或解码等等。主机处理器6128还可以进行可能与面板处理无关的附加功能，并且可以耦接到程序存储装置6132和诸如LCD显示器的显示装置6130以将UI提供给该装置的用户。显示装置6130在部分地或全部地放置在触摸屏下面时与触摸屏6124一起可以形成触摸屏6118。
注意，以上描述的功能中的一个或多个可以由存储在存储器中的固件(例如，图61中的外围设备6104之一)来执行并且由面板处理器6102来运行，或者存储在程序存储装置6132中并且由主机处理器6128来运行。固件还可以在任何计算机可读介质内存储和/或输送，以用于由指令执行系统、装置或设备(例如基于计算机的系统、包含处理器的系统)或者可以从指令执行系统、装置或设备取出指令并执行指令的其他系统使用或与之结合使用。在本文环境中，“计算机可读介质”可以是能够包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序。计算机可读介质可以包括但不限于电的、磁的、光的、电磁的、红外的或者半导体系统、装置或设备，便携式计算机盘(磁的)，随机存取存储器(RAM)(磁的)，只读存储器(ROM)(磁的)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁的)，诸如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或者DVD-RW的便携式光盘，或者诸如紧凑闪存卡、安全数字卡、USB存储器件、记忆棒等的闪存存储器。
固件还可以在任何传输介质内传播，用以由指令执行系统、装置或设备(例如，基于计算机的系统、包含处理器的系统)或者可以从指令执行系统、装置或设备取出指令并执行指令的其他系统使用或者与之结合使用。在本文环境中，“传输介质”可以是能够传送、传播或输送程序用以由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的任何介质。传输可读介质可以包括但不限于电的、磁的、光的、电磁的或红外的有线或无线传播介质。
图62A例示了根据本发明实施例的可以包括触摸屏6224和显示装置6230的示例移动电话6236，该触摸屏包括具有双功能电容元件的像素。
图62B例示了根据本发明实施例的可以包括触摸屏6224和显示装置6230的示例数字媒体播放器6240，该触摸屏包括具有双功能电容元件的像素。
图62C例示了可以包括触摸屏(触摸板)6224和显示器6230的示例个人计算机6244，该个人计算机的触摸屏(在显示器是触摸屏的一部分的实施例中)包括具有双功能电容元件的像素。
尽管参照附图充分地描述了本发明的实施例，但是应当注意，对于本领域技术人员来说各种改变和变型都是显而易见的。

Claims (12)

1.一种包括带有电容元件的显示像素的触摸屏，该触摸屏包括：
多个第一公共电压线，其连接多个相邻显示像素中的电容元件；
至少一个第二公共电压线，其连接所述多个第一公共电压线中的两个或更多；
所述多个第一公共电压线中的至少一个和所述至少一个第二公共电压线中的至少一个包括用于分隔多组电容元件从而形成多个像素区域的中断；且其中
每个区域中的像素的所有电容元件电连接在一起。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中，所述电容元件整体用于形成触摸感测系统的驱动线和感测线两者中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的触摸屏，其中所述至少一个第二公共电压线包括多个第二公共电压线。
4.根据权利要求1所述的触摸屏，还包括：
触摸感测电路，用于通过一组电容元件发送激励信号。
5.根据权利要求1所述的触摸屏，还包括：
两个像素区域之间的接地部分，其中所述接地部分位于由激励信号所激励的像素驱动区域与用于接收与激励信号相对应的感测信号的像素感测区域之间。
6.根据权利要求1所述的触摸屏，还包括：
由高电阻材料形成的屏蔽层，其位于触摸屏的表面与用于接收感测信号的像素感测区域之间。
7.根据权利要求1所述的触摸屏，还包括：
黑掩蔽线；以及
位于黑掩蔽线下面的导线，其中，该导线连接到像素区域。
8.根据权利要求1所述的触摸屏，其中，像素区域在第一时间段期间用作由激励信号激励的像素驱动区域，并且在第二时间段期间用作用于接收与激励信号相对应的感测信号的像素感测区域。
9.一种包括具有电容元件的显示像素的触摸屏，该触摸屏包括：
包括驱动区域和感测区域的多个显示像素区域，其中每个区域的所述电容元件通过第一公共电压线和第二公共电压线的栅格电连接在一起，并且其中，每个区域通过所述栅格中的中断与其他区域电分隔，且
其中，所述电容元件在触摸阶段期间操作为感测在所述触摸屏上或附近的触摸事件。
10.根据权利要求9所述的触摸屏，其中：
所述驱动区域由激励信号所激励；
所述感测区域接收与激励信号相对应的感测信号；以及
显示像素的接地区域位于每个驱动区域与每个感测区域之间。
11.根据权利要求9所述的触摸屏，其中：
所述驱动区域位于所述触摸屏的表面的第一侧上，并且包括向所述表面的第二侧发出电场的电容元件；以及
所述感测区域位于所述表面的第一侧上，并且包括用于接收来自所述表面的第二侧的电场的电容元件，
所述触摸屏还包括由高电阻材料形成的屏蔽层，该屏蔽层位于所述触摸屏的表面与所述感测区域之间，使得来自所述表面的第二侧的电场在被所述感测区域接收到之前通过所述屏蔽层。
12.根据权利要求9所述的触摸屏，其中：
所述驱动区域由激励信号所激励；以及
所述感测区域接收与所述激励信号相对应的感测信号，
所述触摸屏还包括黑掩蔽线以及位于所述黑掩蔽线下面的导线，其中所述导线连接到所述驱动区域与所述感测区域两者之一。
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