CN110489004A - 可编程有源电极矩阵 - Google Patents

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Abstract

电极阵列装置在单位单元内具有集成编程电路，用于将单位单元的各个电极元件稳定连接到一或多条控制信号线。单位单元的阵列以行和列的二维阵列排列。每个单位单元包括：单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；和编程电路，其被集成到所述单位单元中并且可操作以将所述单位单元置于多个连接状态，所述多个连接状态对应于与所述至少一条功能线的电连接或断开的不同状态。所述单位单元可单独选择，以在所述多个连接状态之一中进行编程和操作。所述编程电路包括存储元件和电子开关，所述电子开关可操作以将单位单元置于不同的连接状态。

Description

可编程有源电极矩阵
技术领域
本发明涉及包括电极阵列，特别是其中电极元件与外部信号线的连接可以被电编程的可编程电极阵列的装置和应用。这种类型的电极阵列可以应用在一系列电子装置和设备中，包括例如触摸面板、传感器、致动器、显示器和RF天线阵列。
背景技术
主要结合在触摸面板中的示例性使用来描述本发明。应当理解，本发明的原理适用于采用电极阵列的其他领域，更广泛地适用于可切换感测和/或驱动电极的网络，例如，如上所述的通常的显示装置、传感器和射频(RF)天线阵列。鉴于对作为主要示例的触摸面板的重要应用，在本节中描述与触摸面板有关的背景技术，而本发明的原理可扩展到其他电极阵列领域。
触摸面板已被广泛用作诸如智能电话、平板设备和计算机的一系列电子产品的输入装置。大多数高端便携式和手持式电子设备现在都包括触摸面板。这些触摸面板通常用作触摸屏的一部分，即，显示器和触摸面板被对准，使得触摸面板的触摸区域对应于显示器的显示区域。
具有触摸屏的电子设备的最常见用户界面是显示器上的图像，该图像具有呈现交互的点。例如，设备可以显示按钮的图片，然后用户可以通过用手指或触笔触摸、按压或扫过按钮来与设备交互。例如，用户可以“按下”按钮并且触摸面板检测到触摸(或多个触摸)。响应于检测到的触摸或多个触摸，电子设备执行一些适当的功能。例如，电子设备可以自行关闭，执行应用程序，执行一些操纵操作等。
虽然可以使用许多不同的技术来创建触摸面板，但是电容系统由于其准确性、耐用性以及在很少或没有激活力的情况下检测触摸输入事件的能力而已经证明是最受欢迎的。用于触摸面板的电容感测的基本方法是表面电容方法，也称为自电容，例如如US4293734(Pepper，1981年10月6日发布)中所公开的。图1中示出了表面电容型触摸面板的传统实施方式，其包括表面涂覆有形成感测电极11的导电材料的透明基板10。一个或多个电压源12例如在每个角落处连接到感测电极，并用于在基板上方产生静电场。当导电的输入物体13，例如人的手指，靠近感测电极时，在感测电极11和输入物体13之间动态地形成电容器14，并且该静电场被扰乱。电容器14引起从电压源12汲取的电流量变化，其中电流变化的大小与手指位置和电压源连接到感测电极的点之间的距离有关。提供电流传感器15以测量从每个电压源12汲取的电流，并且通过比较在每个源处测量的电流的大小来计算触摸输入事件的位置。虽然结构和操作简单，但是表面电容型触摸面板不能检测多个同时触摸输入事件，例如当两个或更多个手指与触摸面板接触时发生的。
另一种众所周知的应用于触摸面板的电容感应方法是投射电容法，也称为互电容法。在该方法中，如图2所示，在透明基板(未示出)上形成驱动电极20和感测电极21。从电压源22向驱动电极20施加变化的电压或激励信号。然后，通过在驱动电极20和感测电极21之间形成的互耦合电容器23的电容耦合，在相邻的感测电极21上产生信号。电流测量装置24连接到感测电极21并提供互耦电容器23的尺寸的测量。当输入物体13靠近两个电极时，它形成驱动电极27的第一动态电容器和感测电极28的第二动态电容器。如果输入物体接地，例如连接到人体的人的手指的情况，这些动态形成的电容的影响表现为减少驱动电极和感应电极之间的电容耦合量，以及由附着到感测电极21的电流测量装置24测量的信号幅度的减小。
如所描述的，例如，在US5,841,078(Bisset等人，1996年10月30日发布)中，通过以网格图案排列多个驱动电极和感测电极以形成电极阵列，可以使用该投射电容感测方法来形成触摸面板装置。投射电容感测方法相对于表面电容方法的优点在于可以检测多个同时触摸输入事件。
已经公开了如下装置，其中触摸面板可以通过开关在自电容模式和投射或互电容模式之间切换。例如，US2014/0078096(Tan等人，2014年3月20日公布)将方法应用于固定的触摸面板图案。此功能的目的是使用对物体检测更有利的任一模式。此外，一些装置允许改变感测电极和驱动电极的形状或尺寸或者它们的空间排列。例如，US8054300(Berstein，2011年11月8日发布)提出一种通过位于面板侧面上或单独板中的开关来重新配置的方法。
在许多触摸屏中，触摸面板是独立于显示器的装置。触摸面板位于显示器的顶部，并且显示器产生的光穿过触摸面板，一定量的光被触摸面板吸收。在更近的实施方式中，例如US7859521(Hotelling等人，2010年12月28日发布)，触摸面板的一部分集成在显示器堆叠内，并且触摸面板和显示器可以共享某些结构的使用，例如透明电极。将触摸面板集成到显示器结构中旨在通过简化制造降低价格以及减少当触摸面板独立于显示器并位于显示器堆叠的顶部时发生的光通量损失。
在US8390582(Hotelling等人，2013年3月5日发布)中描述了另一种完全集成的触摸面板。所公开的装置使用额外的信号线和晶体管在显示功能和自电容触摸面板功能之间切换，每个像素需要至少三个额外的晶体管。显示器RGB数据线连接到源极/漏极晶体管端子，并且用作电压驱动线或电荷感测线，这防止触摸面板和显示器的同时驱动。
在申请人的共同拥有的PCT公开号WO2017/056500(Gallardo等，2017年4月6日公开)中公开了一种增强的集成有源矩阵触摸面板，其通过引用结合于此。作为集成触摸面板，该装置可在自电容触摸感测模式或互电容触摸感测模式中的任一中操作。该装置包括显示器和触摸面板，因此可作为显示器和触摸面板操作(尽管不一定同时)。在至少一些部件对于触摸面板和显示器是共同的意义上，该装置是集成的。
如WO2017/056500中所述，有源矩阵触摸面板(AMTP)是一种内嵌技术，通过该技术，触摸面板的所有部件集成到与显示电路相同的基板中，触摸面板与显示电路共享空间。内嵌式或集成式触摸面板为显示器制造商节省了成本。然而，内嵌式触摸面板带来了新问题，因为正常情况下可用空间非常有限。通常，必须在显示器和触摸面板部件之间共享一些部件。对于AMTP，触摸面板和显示器共享顶部电极，也称为公共电极或VCOM。
图3是示出典型显示系统中的示例性像素排列30的概述的图。像素排列30可以包括各个像素32，它们被分组为允许上述触摸面板操作的触摸面板(TP)元件34。在典型的显示器中，每个像素具有顶部电极，并且像素顶部电极组合成对应于如上所述VCOM的单个连续顶部电极。对于AMTP，VCOM被图案化为触摸面板元件34的二维阵列。每个触摸面板元件覆盖多个像素，并且这些像素的顶部电极是相应触摸面板元件的部件。因此，以这种方式，显示器和触摸面板共享VCOM电极。
图4是示出与WO2017/056500中教导的相当的示例性AMTP结构的图。在这样的配置中，基本单位单元36包括以阵列排列的多个单独像素32。在该示例中，基本单位单元36包括3×2像素阵列。触摸面板元件34又包括平行排列的单位单元36的阵列。典型示例可以在触摸面板元件34内并入100个单位单元36，从而导致每个触摸面板元件600个单独的像素。
图5是示出触摸面板元件34的示例性阵列38的图，其可以并入到触摸面板显示系统中。在该图中示出了触摸面板元件的示例性电互连。每个触摸面板元件可以连接到感测线(SEN)或功能线(FNC)。这些连接由两个表示为M1和M2的薄膜晶体管(TFT)制成。栅极选择线SEL和SELB可操作以将M1对M2切换为导通或截止，从而控制触摸面板是电连接到SEN(通过SEL栅极线的操作)还是电连接到FNC(通过SELB栅极线的操作)。SEN线连接到触摸面板控制器(TPC)的感测电路，从而可以读取和测量触摸信号。FNC线可以从显示驱动器提供驱动信号，或者可以接地以执行像素的不同功能。
图6是示出单位单元36的示例性配置的图，包括与图5中所示的相当的电互连。单位单元36采用如上所述的3×2像素配置，图6进一步示出了每个单独像素32的红色、蓝色和绿色彩色子像素以及相应的互连线。RGB TFT连接到显示栅极线，用于通过与彩色子像素相关联的RGB TFT控制来自各个子像素的光发射。如上面参考图5所述，该单位单元的M1和M2TFT也显示为连接到选择线、感测线和功能线。触摸面板TFT和连接线的可用空间非常有限，因为大多数显示区域需要专用于光学孔径，以使来自显示系统的非观看侧的光源的光通过。可用空间是分段的，并且通常由RGB TFT侧面的小空间构成。可以使用单个TFT来切换每个像素，但是这样的配置对于触摸面板元件来说电阻太大。因此，为了形成触摸面板元件，多个单位单元并联连接，如上所述，基本AMTP单位单元包括以三行×两列的阵列排列的六个像素。可以修改该基本单位单元配置，例如包括用于增加功能的附加TFT。WO2017/056500描述了具有修改的单位单元的若干实施例，允许不同的驱动和感测方案。
采用例如传统触摸面板的电极阵列的传统系统的缺陷在于，诸如驱动或感测的控制信号连导通常仅基于行或列可选择。各个电极元件通常不能单独选择用于控制，因此对电极控制图案存在限制，这反过来可能限制传统系统的使用。
发明内容
本公开描述了对采用电极阵列的电子装置的配置的增强，例如有源矩阵触摸面板(AMTP)，包括例如WO2017/056500中描述的AMTP配置。描述了一种电极矩阵或阵列，其中各个电极元件可以选择性地与控制信号线连接和断开。在示例性实施例中，各个电极元件可以选择性地与一对控制信号线中的任何一条或二者或无一连接以及断开。在其他示例性实施例中，各个电极元件可以与单条功能线连接和断开。因此，可以不像传统那样以行方式或列方式实现电极控制图案。
各个电极元件以通常稳定的方式被编程到给定的一或多条控制信号线连接。换句话说，给定的电极元件将保持与编程的控制信号线的连接，直到切换编程。可以执行刷新操作以确保给定的控制线连接的稳定性，刷新周期通过实验确定，这样可以适合于任何特定配置或应用。电极阵列配置的增强单位单元包括集成编程电路，其对单位单元的电极元件进行原位编程，即该编程电路集成在单位单元本身中。该集成编程电路提供可以通过所述刷新操作增强的稳定编程，并且用于该集成编程电路的这些附加部件可以并入到单位单元电路中，而不必添加任何附加信号控制线。
因此，本发明的一个方面是一种增强电极阵列装置，其在单位单元内具有集成编程电路，用于将所述单位单元的各个电极元件稳定连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，单位单元的阵列以行和列的二维阵列排列。每个单位单元包括：单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；和编程电路，其被集成到所述单位单元中并且可操作以将所述单位单元置于多个连接状态，所述多个连接状态对应于与所述至少一条功能线的电连接或断开的不同状态。所述单位单元可单独选择，以编程为并且操作于多个连接状态之一。
在示例性实施例中，所述编程电路包括：第一存储元件(电容器)；第一电子开关(TFT)，其连接在第一功能线和所述第一存储元件之间；第二电子开关(TFT)，其连接在所述第一存储元件和所述单独电极元件之间。在第一编程模式期间，所述第一电子开关处于导通状态，并且从所述第一功能线流过所述第一电子开关的电流对所述第一存储元件充电。所述第一存储元件上的电荷将所述第二电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第一连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第一功能线。所述编程电路还可包括：第二存储元件(电容器)；第三电子开关(TFT)，其连接在第二功能线和所述第二存储元件之间；以及第四电子开关(TFT)，其连接在所述第二存储元件和所述单独电极元件之间。在第二编程模式期间，所述第三电子开关处于导通状态，并且从所述第二功能线流过所述第三电子开关的电流对所述第二存储元件充电。所述第二存储元件上的电荷将所述第四电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第二连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第二功能线。所述第一电子开关的栅极连接到第一选择线，用于将所述单位单元编程为所述第一连接状态，并且所述第三电子开关的栅极连接到第二选择线，用于将所述单位单元编程为所述第二连接状态。
本发明的另一方面是一种操作电极阵列装置的方法，该电极阵列装置在单位单元内具有集成编程电路，用于将所述单位单元的各个电极元件稳定地连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，该方法包括以下步骤：提供根据任何实施例的电极阵列装置；电子地选择一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第一编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第一功能线的电连接对所选择的单位单元的编程电路进行充电；使所选择的单位单元的编程电路与所述第一功能线电断开；以及在第一连接状态中操作被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件与所述第一功能线之间的电连接。该方法还可以包括电子地选择另一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第二编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第二功能线的电连接对所选择的单位单元的编程电路进行充电；使所选择的单位单元的编程电路与所述第二功能线电断开；以及在第二连接状态中操作所述被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件和所述第二功能线之间的电连接。所述单位单元可以被放电和重新编程以在不同的连接状态中操作，并且可以执行刷新操作以增强所述编程电路的电荷的稳定性。
为了实现前述和相关目的，本发明包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑本发明的以下详细描述时，本发明的其他目的、优点和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1是示出表面电容型触摸面板的传统实施方式的图。
图2是示出互电容型触摸面板的传统实施方式的图。
图3是示出典型显示系统中的示例性像素排列的概述的图。
图4是示出与WO2017/056500中的教导相当的示例性有源矩阵触摸面板配置的图。
图5是示出可以并入到触摸面板显示系统中的示例性触摸面板元件阵列的图。
图6是示出示例性单位单元的图，包括与图5中所示相当的电互连。
图7是示出示例性LCD触摸屏装置的截面的图。
图8是示出具有集成触摸和显示层的示例性LCD触摸屏装置的截面的图。
图9是示出用于电极阵列装置的单位单元的控制电路的图，包括根据本发明实施例的集成编程电路。
图10A和图10B是示出用于第一连接状态的图9的单位单元的示例性编程和操作的图。
图11A和图11B是示出用于第二连接状态的图9的单位单元的示例性编程和操作的图。
图12是示出包括图9的单位单元的二维阵列的示例性电极阵列装置的图。
图13是示出示例性电极阵列的编程和操作的示例电极图案的图。
图14是示出图13的示例性电极阵列的编程和操作的另一示例电极图案的图。
图15是示出用于控制图13和14的示例性电极阵列的示例性控制系统的图。
图16是示出专门用作输入模式装置的电极元件的电极阵列的电极图案和编程的示例的图。
图17是示出专门用作输出模式装置的电极元件的电极阵列的电极图案和编程的示例的图。
图18是示出用于控制可切换电极阵列系统的示例性控制系统的图，该可切换电极阵列系统可顺序地以输入模式和输出模式操作。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施例，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。应该理解，附图不一定按比例绘制。
如上所述，主要结合触摸面板中的示例性使用来描述本发明。应当理解，本发明的原理适用于采用电极阵列的其他领域，更广泛地适用于可切换感测电极和/或驱动电极的网络，例如通常的显示装置、传感器和射频(RF)天线阵列。
鉴于对作为主要示例的触摸面板的重要应用，本公开描述了对采用电极阵列的电子装置的配置的增强，如包括例如WO2017/056500中描述的AMTP配置的有源矩阵触摸面板(AMTP)。描述了一种电极矩阵或阵列，其中各个电极元件可以选择性地与控制信号线连接和断开。在示例性实施例中，各个电极元件可以选择性地与一对控制信号线中的任何一条或者二者或无一连接以及断开。在其他示例性实施例中，各个电极元件可以与单条功能线连接以及断开。因此，可以不像传统那样以行方式或列方式实现电极控制图案。
本公开的实施例可以被配置为有源矩阵触摸面板(active matrix touch panel,AMTP)，其可以用在例如触摸面板显示系统等中。图7是示出示例性LCD触摸屏40的截面的图，即触摸面板42和LCD显示器44的组合。在图7的配置中，触摸面板42和显示器44在物理上是分开的并且通常触摸面板42可以位于盖玻璃46下方。附加层部件可以并入到显示系统堆叠中，但是层的顺序、排列和类型可以是不同的。例如，所述部件可以包括光学透明粘合剂(optically clear adhesive,OCA)层48，其将触摸面板42粘附到前偏振片50。所述部件还可以包括在显示器44的观看侧上的滤色片52以增强颜色控制，以及在显示器44的非观看侧上相对于前偏振片50的后偏振片54。触摸面板控制器58产生用于触摸面板功能的操作的控制信号，并且在感测模式期间读取由触摸面板产生的感测信号。显示驱动器60产生用于包括各种显示功能的功能模式的控制信号。触摸面板控制器58和显示驱动器60二者都可以由主面板处理器62依次控制和协调。
优选地，对于在本发明中执行的原位编程，如图8的显示系统40a的配置所示，显示和触摸传感器功能可以集成到显示系统内的公共层64中。该配置被称为内嵌配置，其中触摸面板的所有部件都集成到与显示电路相同的基板中，触摸面板与显示电路共享空间。公共显示和触摸传感器层64可以包括各个元件66，这些元件可以根据包括不同的功能模式和感测模式的给定控制功能的需要，由触摸面板控制器58或显示驱动器60来控制。
集成显示和触摸传感器的像素排列可以与上面关于图3描述的类似。再次参考图3，像素排列30可以包括各个像素32，这些像素被分组到触摸面板元件34中，触摸面板元件34允许触摸面板操作和显示操作。在典型的显示器中，每个像素具有顶部电极，并且像素顶部电极结合成称为VCOM的单个连续顶部电极。对于AMTP，VCOM被图案化为触摸面板元件34的二维阵列。每个触摸面板元件覆盖多个像素，并且这些像素的顶部电极是相应触摸面板元件的部件。因此，显示器和触摸面板以这种方式共享VCOM电极。
集成显示和触摸传感器还可以包括示例性AMTP结构，其与上面参考图4所描述的相当。再次参考图4，在这种配置中，基本单位单元36包括排列成阵列的多个单独像素32。在图4的示例中，基本单位单元36可以包括3×2像素阵列。触摸面板元件34又包括平行排列的单位单元36的阵列。典型的示例可以在触摸面板元件34内并入100个单位单元36，导致每个触摸面板元件中600个单独像素。
不同尺寸的单位单元在结合本发明的所述编程电路时可能是有利的，因此单位单元不需要是3×2像素阵列并且可以采用其他像素阵列尺寸。另外，所描述的单位单元排列不局限于触摸面板，相当的单位单元布置可以用于任何电极阵列装置，例如包括如上所述的通常的显示装置、传感器、射频(RF)天线阵列以及类似的电极阵列装置。
图9是示出用于示例性单位单元70的控制电路的图，包括根据本发明的实施例的集成编程电路。这种配置与WO 2017/056500中描述的AMTP元件共享一些元件。单位单元70包括单独电极元件72和控制电路74，控制电路74可以将该电极元件电连接到多条信号线中的一或多条。在该示例中，存在可以连接到该电极元件的一对功能线，在图9中表示为第一功能线FNCA和第二功能线FNCB。期望与该功能线之一或二者的连接通常是稳定的，即，该单位单元被编程为与给定功能线的第一连接状态并且保持被编程为第一连接状态，直到重新编程到与给定功能线的第二连接状态。可以执行刷新操作以确保给定连接状态的稳定性(例如，保持第一连接状态或第二连接状态的稳定性)，刷新周期通过实验确定，这样可以适合于任何特定配置或应用。
最初通过电子开关实现单位单元与信号线的连接，在示例性实施例中，电子开关在单位单元电路74内配置为两个薄膜晶体管(TFT)，在图9中表示为第一晶体管M1和第三晶体管M3。单位单元还包括连接到电极元件72的附加电子开关，在示例性实施例中，附加电子开关被配置为两个附加薄膜晶体管(TFT)，在图9中表示为第二晶体管M2和第四晶体管M4。在该示例中，TFT M1-M4都是n型数字开关TFT，它们通过施加高栅极电压而呈现导通状态(数字“1”状态)，并且通过施加低或零栅极电压而呈现截止状态(数字“0”状态)。单位单元电路还可以包括第一和第二电容器C1和C2，它们能够对单位单元进行编程，如下面进一步详述的。
因此，本发明的一个方面是一种增强电极阵列装置，其在单位单元内具有集成编程电路，用于将单位单元的各个电极元件稳定连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，单位单元的阵列以行和列的二维阵列排列。每个单位单元包括：单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；编程电路，其被集成到单位单元中并且可操作以将单位单元置于多个连接状态，这些连接状态对应于与至少一条功能线的电连接或断开的不同状态。单位单元可单独选择，以编程为多个连接状态之一和在多个连接状态之一中操作。
参考图9，在示例性实施例中，单位单元70的电路连接如下配置作为示例。M1连接在第一功能线FNCA和电容器C1的第一极板之间，M1的栅极连接到第一选择线SELC。M2连接在第一功能线FNCA和电极元件72之间，M2的栅极连接到电容器C1的第二极板。M3连接在第二功能线FNCB和电容器C2的第一极板之间，M3的栅极连接到第二选择线SELR。M4连接在第二功能线FNCB和电极元件72之间，M4的栅极连接到电容器C2的第二极板。
第一选择线SELC和第二选择线SELR选择要编程哪些列(“C”)和行(“R”)。第一选择线SELC和第二选择线SELR分别可操作以使将M1和/或M3切换为导通或断开，从而控制单位单元70是否电连接到第一功能线FNCA(通过SELC栅极线的操作)或到第二功能线FNCB(通过SELR栅极线的操作)。在该示例配置中，选择线SELC和SELR彼此垂直，并且第一功能线FNCA垂直于第一选择线SELC，第二功能线FNCB垂直于第二选择线SELR。
单位单元70的控制电路74包括集成编程电路，包括可操作以分别对电容器C1和C2充电的开关TFT M1和M3。基本上，作为集成编程电路的部件，电容器C1和C2用作存储电荷的存储元件，以分别通过晶体管M2和M4保持与相应功能线FNCA和FNCB的电连接。
因此，本发明的另一方面是一种操作电极阵列装置的方法，该电极阵列装置在单位单元内具有集成编程电路，用于将单位单元的各个电极元件稳定地连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，该方法包括以下步骤：提供根据任何实施例的电极阵列装置；电子地选择一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第一编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第一功能线的电连接对所选择的单位单元的编程电路进行充电；将所选择的单位单元的编程电路与第一功能线电断开；以及在第一连接状态中操作被充电的单位单元，其中编程电路的电荷保持被充电的单位单元的各个电极元件与第一功能线之间的电连接。该方法还可以包括电子地选择另一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第二编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第二功能线的电连接对所选择的单位单元的编程电路进行充电；将所选择的单位单元的编程电路与第二功能线电断开；以及在第二连接状态中操作被充电的单位单元，其中编程电路的电荷保持被充电的单位单元的各个电极元件和第二功能线之间的电连接。单位单元可以被放电和重新编程以在不同的连接状态中操作，并且可以执行刷新操作以增强编程电路的电荷的稳定性。
下面关于电极阵列装置中的一个单位单元描述编程和操作。这种功能可以扩展到单位单元的阵列，以执行下面进一步详述的方法步骤。图10A和图10B是示出用于第一连接状态的图9的单位单元70的示例性编程和操作的图。在第一连接状态的该示例中，操作单位单元70以将单独电极元件72编程并连接到第一功能线FNCA。粗线部分表示存在控制信号“导通”状态和产生的电流，非粗线部分表示控制信号“截止”状态并且没有任何电流。
如图10A所示，为了将单位单元电连接到FNCA，第一选择线SELC取高电位，这使第一晶体管M1处于导通状态。第一功能线FNCA被设置为高电位，这对应于期望的第一功能，并且M1导通，从FNCA线流过M1的电流对第一电容器C1充电。C1的充电构成用于与第一功能线FNCA电连接的单位单元的编程模式。如图10B所示，一旦C1被充电，单位单元就可以置于操作模式。第一选择线SELC取低电位，这使M1截止，从而将编程电路与FNCA线断开。在编程模式期间建立的C1上的电荷现在操作用于将第二晶体管M2保持在导通状态，这将第一功能线FNCA电连接到电极元件72。因此电极元件将根据从FNCA线提供的控制信号执行。
可以关于与第二功能线FNCB的连接执行类似的编程和操作模式。因此，图11A和图11B是示出用于第二连接状态的图9的单位单元70的示例性编程和操作的图。在第二连接状态的该示例中，操作单位单元70以将单独电极元件72编程并连接到第二功能线FNCB。同样，粗线部分表示存在控制信号“导通”状态和产生的电流，并且非粗线部分表示控制“截止”状态和不存在任何电流。
如图11A所示，为了将单位单元电连接到FNCB，第二选择线SELR取高电位，这使第三晶体管M3处于导通状态。第二功能线FNCB被设置为高电位，这对应于期望的第二功能，并且M3导通，从FNCB线流过M3的电流对第二电容器C2充电。C2的充电构成用于与第二功能线FNCB电连接的单位单元的编程模式。如图11B所示，一旦C2被充电，单位单元就可以置于操作模式。第二选择线SELR取低电位，这使M3截止，从而将编程电路与FNCB线断开。在编程模式期间建立的C2上的电荷现在用于保持第四晶体管M4处于导通状态，这将第二功能线FNCB电连接到电极元件72。电极元件将根据从FNCB线提供的控制信号进行。
在图10和11的示例中，每个程序状态对应于电极元件与第一功能线FNCA或第二功能线FNCB之一的电连接。在示例性实施例中，图10和11的操作可以组合成连接状态，其中电极元件72连接到功能线FNCA和FNCB两者，这对于某些应用可能是期望的。或者，外部装置控制器可以忽略可能导致这种双连接状态的控制命令，在这种情况下，单位单元将被限制为与FNCA的连接状态或与FNCB的连接状态，以及“未连接”NC状态，其中单位单元与两条功能线电断开。
只要相关联的电容器保持或保有编程的电荷，连接状态就将保持，在这种意义上给定的编程连接状态是稳定的。在理想的编程条件下，在操作模式中没有放电通路，该连接可以被认为是“永久的”，因为编程的连接状态将被保持，直到为了不同的连接状态而执行重新编程操作。然而，在实践中，电容器电荷可能随时间泄漏。因此，可以通过重复上述操作来执行刷新操作，以有效地将单位单元“重新编程”到相同的连接状态。可以执行这样的刷新操作以确保给定的连接状态的稳定性，其中刷新周期通过实验确定，这可以适用于任何特定配置或应用。
可以如下执行用于不同连接状态的重新编程操作。重新编程的第一步是将给定的充电电容器放电。具体地，为了使第一电容器C1放电，讲第一选择线SELC取高电位以使第一晶体管M1置于导通状态。然后将第一功能线FNCA设置为接地，这导致第一电容器C1通过M1放电到FNCA线。随着电容器C1放电，当M2的栅极处电位下降到低于阈值电压时，第二晶体管M2截止。类似地，为了使第二电容器C2放电，将第二选择线SELR取高电位以将第三晶体管M3置于导通状态。然后将第二功能线FNCB设置为接地，这导致第二电容器C2通过M3放电到FNCB线。随着电容器C2放电，当M4的栅极处电位下降到低于阈值电压时，第四晶体管M4截止。当单位单元处于两个电容器都已放电的状态时，单位单元被称为处于“未连接状态”(NC)，其中单位单元与功能线FNCA和FNCB二者都电断开。一旦执行了放电步骤，就可以根据需要哪个重新编程的连接状态，通过执行结合图10和/或11描述的编程和操作模式将单位单元70重新编程到给定的连接状态。
在所述示例中，TFT M1-M4都是如上所述的n型TFT。这样的配置对于功率效率可能是优选的，尽管TFT可以被配置为p型晶体管，其中控制信号操作被调整以保证实现上述感测和显示功能。
图12是示出单位单元70的示例性电极阵列装置80的图，每个单位单元同样包括电极元件72和控制电路74(电路图与图9类似地示出了四个开关晶体管和两个电容器)。例如，电极阵列装置80可以是与参照图5描述的相当的触摸面板，或者电极阵列装置80可以是一些其他电极阵列装置(例如，RF天线阵列或其他阵列装置)。电极阵列装置80排列成“N”行乘“K”列的单位单元的二维阵列。可以采用任何阵列大小以适合于任何特定应用。图9中所示的控制线被示出为图12的阵列配置的放大。对于阵列的这种放大配置，在该示例配置中，第一和第二选择线SELC(K)和SELR(N)彼此垂直，并且第一功能线FNCA(N)垂直于第一选择线SELC(K)，第二功能线FNCB(K)垂直于第二选择线SELR(N)。
第一功能FNCA的编程和操作如下。操作第一选择线SELC(K)以选择要编程的第K列，并且对于所选择的第K列，通过对应于所需的电极操作模式将第一功能线FNCA(N)取高电位或低电位，将第N行的各个电极元件编程。换句话说，不需要对所有被选择的行的各个电极元件施加相同的FNCA信号，以便允许单独控制每个电极元件。类似地，对第二功能FNCB的编程和操作如下。操作第二选择线SELR(N)以选择要编程的第N行，并且对于所选择的第N行，通过对应于所需的电极操作模式将第二功能线FNCB(K)取高电位或低电位，将第K列的各个电极元件编程。因此，也不需要对所有被选择的列的电极元件施加相同的FNCB信号，以便允许单独控制每个单独电极元件。
图13是示出示例性电极阵列82的编程和操作的示例电极图案的图。在该示例中，电极阵列82被示出为各个电极元件84的4×6阵列，但是同样可以采用任何合适的电极阵列尺寸。例如，可以采用图13的编程和操作，用于触摸面板装置的操作，其中一部分电极元件被置于用于显示功能的驱动模式，并且一部分电极元件被置于感测模式，用于感测操纵触摸面板的物体(例如，手指或触控笔)的存在。不同的阴影和标记对应于各个电极元件的编程和操作的不同连接状态。在该示例中，对于处于驱动模式的电极元件，经由FNCA功能线将驱动信号提供给编程为第一连接状态的电极元件，其中所述电极元件电连接到FNCA。对于处于感测模式的电极元件，通过FNCB功能线将感测信号读出到编程为第二连接状态的电极元件，其中所述电极元件电连接到FNCB。在该示例中，一部分电极元件处于上面描述的未连接(NC)状态，其与功能线FNCA和FNCB两者都电断开。
图14是示出图13的示例性电极阵列的编程和操作的电极图案的另一示例的图。图14的示例与图13的示例相当，另外一部分电极元件处于双连接状态，其中所述电极元件电连接到功能线FNCA和FNCB二者，以便基本上处于组合的驱动和感测模式。
图15是示出用于控制图13和14的示例性电极阵列82的示例性控制系统86的图。该操作由主控制单元88控制。控制单元88向电极阵列提供编程信号90，该信号对应于选择线信号以如上所述使编程电路的电子开关导通和截止，设置电极元件84的连接状态。主控制单元88还通过驱动电路91控制驱动模式(上面的FNCA)，并通过感测电路92控制感测模式。这样，控制单元通过驱动电路向处于驱动模式的电极元件提供驱动信号，并且可以通过感测电路从处于感测模式的电极元件接收感测信号。
在应用上述原理时，可以设计阵列元件装置的不同应用。例如，图16是示出专门用作输入模式装置的电极元件97的电极阵列96的电极图案和编程的示例的图。这种装置的示例可以包括电子驱动器、发射器、致动器等装置。这种装置专门以输入模式操作，其中输入信号专门施加到电极元件以选择性地实现装置的执行功能。这种装置的示例可包括用于驱动触摸面板的驱动装置、用于作为天线发射信号的发射器、或激励致动器(例如，机械致动器、压电致动器、灯)。图16还示出了用于控制这种输入模式装置的示例性控制系统100。输入模式装置操作由输入装置控制单元104控制。控制单元104向电极阵列96提供编程信号106，该信号对应于选择线信号以如上所述使编程电路的电子开关导通和截止，设置电极元件97的连接状态。控制单元104还通过输入电路107控制信号发射，输入电路107通过至少一条功能线提供驱动信号。未处于输入模式的电极元件在NC状态下无效。
作为另一示例，图17是示出专门用作输出模式装置的电极元件99的电极阵列98的电极图案和编程的示例的图。这种装置的示例可以包括传感器、信号接收器、读取器等装置。这种装置专门以输出模式操作，其中专门从电极阵列读取输出信号，以选择性地完成装置的执行功能。这种装置的示例可以包括用作触摸面板的传感器的感测装置、用于作为天线的一部分接收信号的接收器、以及量化致动器的动作的读取器。图17还示出了用于控制这种输出模式装置的示例性控制系统102。输出模式装置操作由输出装置控制单元108控制。控制单元108向电极阵列98提供编程信号110，该信号对应于选择线信号以如上所述使编程电路的电子开关导通和截止，设置电极元件99的连接状态。控制单元108还通过输出电路112控制信号读取，输出电路112通过至少一条SEN线读取信号。未处于输出模式的电极元件在NC状态下无效。
图16和17示出用于操作输入模式装置和输出模式装置的三种替代方法。如图所示，在这两种模式中，阵列中的电极元件或者仅连接到一条功能线，该功能线可以明显是FNCA或FNCB，或者在NC状态下断开。或者，如果要用相同的信号驱动这两条功能线，则电极可以连接到FNCA和FNCB二者(这可能是有用的，例如，通过相同的驱动信号使用并行的FNCA和FNCB网络来减小电阻)，或电极可以在NC状态下断开。这与关于图13-15描述的内容形成对比，其中电极元件可以连接到FNCA、FNCB或断开(NC)，从而FNCA和FNCB可以是不同的功能，并且电极阵列可以在不同的电极上同时实现两种不同的功能。
在单个功能应用中，例如在图16和17的输入或输出模式装置中，控制器100或102不需要提供图15中所示的两个功能，而是可以仅提供单个功能。或者，如图18所示，单个控制器114可以在作为输入模式装置操作和作为输出模式装置操作之间切换装置，即，有时在输入模式中操作，并且在其他时间在输出模式中操作，但不同时在两种模式中操作。在这种顺序模式装置中，控制器114的操作由模式切换控制单元116控制。控制单元116向电极阵列118提供编程信号122，该信号对应于选择线信号以如上所述使编程电路的电子开关导通和截止，设置电子元件120的连接状态。控制单元116还通过输出电路124控制信号发射，输出电路124从至少一条功能线读取信号。另外，控制单元116还通过输入电路126控制信号发射，输入电路126通过至少一条功能线提供驱动信号。同样，该装置可以在作为输入模式装置操作和作为输出模式装置操作之间切换，以有时在输入模式中操作并且在其他时间在输出模式中操作，但不同时在两种模式中操作。未处于输入/输出模式的电极元件在NC状态下无效(inactive)。
例如，控制器可以将电极阵列置于输入模式并驱动一些声学或RF发射器，随后切换到输出模式以接收声学或RF回波，如声纳或雷达装置那样。在另一个示例中，控制器可以将电极阵列置于输入模式以将所有电极充电到特定电势，并且随后切换到输出感测模式以从电极读取电荷，如在自电容触摸面板中那样。因此，可以顺序执行(而不是同时执行)输入模式和输出模式。因此，控制器116结合输出电路124和输入电路126顺序操作，如图18所示，并且当该装置这些模式之间顺序切换时，这些电路在时间上正交工作。
本公开的各种实施例具有优于传统配置的优点，因为在所提供的电极矩阵或阵列中，各个电极元件可以选择性地与控制信号线连和断开。根据精确的配置和所需的应用，各个电极元件可以选择性地与一对控制功能线中的任一个或二者或无一连接以及断开，或者可以与单条功能线连接和断开。因此，可以不像传统那样以行方式或列方式实现电极控制图案。另外，只要相关联的编程电容器保持或保有编程的电荷，连接状态就将保持，在这种意义上给定的编程连接状态是稳定的，并且可以通过刷新操作来增强这种稳定性。稳定的编程导致对各个电极元件的增强控制。
因此，本发明的一个方面是一种增强电极阵列装置，其在单位单元内具有集成编程电路，用于将单位单元的各个电极元件稳定连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，所述电极阵列装置包括以行和列的二维阵列排列的单位单元的阵列。每个单位单元包括：单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；和编程电路，其被集成到所述单位单元中并且可操作以将所述单位单元置于多个连接状态，所述多个连接状态对应于与所述至少一条功能线的电连接或断开的不同状态。此外，所述单位单元可单独选择，以编程为多个连接状态之一和在多个连接状态之一中操作。该电极阵列装置可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述编程电路包括：第一存储元件；第一电子开关，其连接在第一功能线和所述第一存储元件之间；和第二电子开关，其连接在所述第一存储元件和所述单独电极元件之间。在第一编程模式期间，所述第一电子开关处于导通状态，并且从所述第一功能线流过所述第一电子开关的电流对所述第一存储元件充电。所述第一存储元件上的电荷将所述第二电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第一连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第一功能线。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述编程电路还包括：第二存储元件；第三电子开关，其连接在第二功能线和所述第二存储元件之间；和第四电子开关，其连接在所述第二存储元件和所述单独电极元件之间。在第二编程模式期间，所述第三电子开关处于导通状态，并且从所述第二功能线流过所述第三电子开关的电流对所述第二存储元件充电。所述第二存储元件上的电荷将所述第四电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第二连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第二功能线。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述电子开关是薄膜晶体管，并且所述存储元件是电容器。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述第一电子开关的栅极连接到第一选择线，用于将所述单位单元编程为所述第一连接状态，并且所述第三电子开关的栅极连接到第二选择线，用于将所述单位单元编程为所述第二连接状态。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述第一选择线和所述第二选择线彼此垂直，并且所述第一功能线垂直于所述第一选择线，所述第二功能线垂直于所述第二选择线。
在该电极阵列装置的示例性实施例中，所述薄膜晶体管是n型晶体管。
本发明的另一方面是一种显示系统，包括：触摸面板，其包括根据任一项实施例的电极阵列装置，其中所述单位单元可在对应于驱动模式的所述第一连接状态中操作，并且可在对应于感测模式的所述第二连接状态中操作；触摸面板控制器，其产生用于所述触摸面板的操作的控制信号，并且在所述感测模式期间读取由所述触摸面板产生的感测信号；和显示驱动器，其在所述触摸面板处于所述驱动模式时产生用于显示功能的控制信号。显示和触摸功能可被集成到所述显示系统内的公共层中，以形成内嵌式触摸面板。
本发明的另一方面是一种输入模式装置，包括：根据任一实施例的电极阵列装置，其中对于每个输入模式装置单位单元，所述编程电路可操作以将所述单位单元置于：对应于输入模式的所述第一连接状态，其中所述单位单元连接到至少一条输入功能线；和第二连接状态，其中所述单位单元与所述至少一条输入功能线断开。输入模式装置控制系统配置为控制所述输入模式装置单位单元的连接状态。
本发明的另一方面是一种输出模式装置，包括：根据任一实施例的电极阵列装置，其中对于每个输出模式装置单位单元，所述编程电路可操作以将所述单位单元置于：对应于输出模式的所述第一连接状态，其中所述单位单元连接到至少一个输出功能线；和第二连接状态，其中所述单位单元与所述至少一个输出功能线断开。输出模式装置控制系统配置为控制所述输出模式装置单位单元的连接状态。
本发明的另一方面是一种操作电极阵列装置的方法，该电极阵列装置在单位单元内具有集成编程电路，用于将单位单元的各个电极元件稳定连接到一或多条控制信号线。在示例性实施例中，该方法包括以下步骤：提供根据任一实施例的电极阵列装置；电子地选择一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第一编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第一功能线的电连接对所选择的单位单元的所述编程电路进行充电；使所选择的单位单元的所述编程电路与所述第一功能线电断开；以及在第一连接状态中操作被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件与所述第一功能线之间的电连接。该方法可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。
在操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，该方法还可以包括：电子地选择另一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：在第二编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第二功能线的电连接对所选择的单位单元的所述编程电路进行充电；使所选择的单位单元的所述编程电路与所述第二功能线电断开；以及在第二连接状态中操作所述被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件和所述第二功能线之间的电连接。
在操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，该方法还可包括：将具有被充电的编程电路的一个或多个单位单元的程序电路连接到与所述单独电极元件电连接的所述功能线；和将与所述单独电极元件电连接的所述功能线接地，以使所述编程电路放电，从而将所述单独电极元件与所述功能线电断开。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，该方法还可以包括对已经断开的单位单元执行所述方法，以重新编程所述断开的单位单元中的一个或多个。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，该方法还可包括执行刷新操作以保持所述被充电的编程电路上的电荷。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，其中所述阵列元件装置是触摸面板装置，并且所述第一连接状态对应于用于显示功能的驱动模式，所述第二连接状态对应于用于感测操作所述触摸面板的物体的感测模式。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，所述阵列元件装置是输入模式装置，并且所述第一连接状态对应于输入模式，所述第二连接状态对应于非连接状态。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，所述阵列元件装置是输出模式装置，并且所述第一连接状态对应于输出模式，所述第二连接状态对应于非连接状态。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，第一部分单位单元被编程为与所述第一功能线电连接的所述第一连接状态并且在所述第一连接状态中操作，不同于所述第一部分的第二部分单位单元被编程为与所述第二功能线电连接并且操作。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，第三部分单位单元保持在非连接状态，其中在所述各个电极元件和功能线之间没有电连接。
在所述操作电极阵列装置的方法的示例性实施例中，第四部分单位单元被编程为同时处于与所述第一功能线和所述第二功能线二者电连接的所述第一连接状态和所述第二连接状态并且同时在所述第一连接状态和所述第二连接状态中操作。
尽管已经关于某个或某些实施例示出和描述了本发明，但是显而易见的是，本领域的其他技术人员在阅读和理解本说明书和附图时将想到等同的改变和修改。特别是关于由上述元件(部件、组件、装置、组合物等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这些元件的术语(包括对“手段”的引用)旨在对应于执行所描述的元件的指定功能的任何元件(即，功能上等同)，尽管在结构上不等同于在本文所示的本发明的一个或多个示例性实施例中执行功能的所公开的结构。另外，虽然上文仅针对若干示出的实施例中的一个或多个描述了本发明的特定特征，但是这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定的应用可能是期望的和有利的。
工业适用性
本发明涉及包括电极阵列，特别是其中电极元件与外部信号线的连接可以被电编程的可编程电极阵列的装置和应用。这种类型的电极阵列可以应用在一系列电子装置和设备中，包括例如触摸面板、传感器、致动器、显示器和RF天线阵列。
附图标记列表
10-透明基板
11-感测电极
12-电压源
13-输入物体
14-电容器
15-电流传感器
20-驱动电极
21-感测电极
22-电压源
23-互耦电容器
24-电流测量装置
27-驱动电极
28-感测电极
30-像素排列
32-各个像素
34-触摸面板(TP)元件
36-基本单位单元
38-示例性阵列
40-示例性LCD显示系统
40a-另一示例性LCD显示系统
42-触摸面板
44-显示器
46-盖玻片
48-光学透明粘合剂(OCA)层
50-前偏振片
52-滤色片
54-后偏振片
58-触摸面板控制器
60-显示驱动器
62-主面板处理器
64-公共电极层
70-单位单元
72-单独电极元件
74-控制电路
80-示例性电极阵列装置
82-示例性电极阵列
84-各个电极元件
88--主控制单元
91-驱动电路
92-感测电路
96-输入模式装置电极阵列
97-输入模式装置电极阵列的电极元件
98-输出模式装置电极阵列
99-输出模式装置电极阵列的电极元件
100-输入模式装置的控制系统
102-输出模式装置的控制系统
104-输入模式装置控制单元
106-编程信号
107-输入电路
108-输出模式装置控制单元
110-编程信号
112-输出电路
114-顺序模式切换控制系统
116-用于顺序模式切换控制系统的控制单元
118-用于顺序模式切换装置的电极阵列，
120-电极元件
122-编程信号
124-输入电路
126-输出电路
M1-第一晶体管
M2-第二晶体管
M3-第三晶体管
M4-第四晶体管
C1-第一电容器
C2-第二电容器
FNCA-第一功能线
FNCB-第二功能线
SELC-第一选择线
SELR-第二选择线。

Claims (22)

1.一种电极阵列装置，包括：
以行和列的二维阵列排列的单位单元的阵列；
其中每个单位单元包括：
单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；和
编程电路，其被集成到所述单位单元中并且可操作以将所述单位单元置于多个连接状态，所述多个连接状态对应于与所述至少一条功能线的电连接或断开的不同状态；
进一步地，其中所述单位单元可单独选择，以编程为所述多个连接状态之一和在所述多个连接状态之一中操作。
2.根据权利要求1所述的电极阵列装置，其中所述编程电路包括：
第一存储元件；
第一电子开关，其连接在第一功能线和所述第一存储元件之间；和
第二电子开关，其连接在所述第一存储元件和所述单独电极元件之间；
其中在第一编程模式期间，所述第一电子开关处于导通状态，并且从所述第一功能线流过所述第一电子开关的电流对所述第一存储元件充电；并且
其中所述第一存储元件上的电荷将所述第二电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第一连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第一功能线。
3.根据权利要求2所述的电极阵列装置，其中所述编程电路还包括：
第二存储元件；
第三电子开关，其连接在第二功能线和所述第二存储元件之间；和
第四电子开关，其连接在所述第二存储元件和所述单独电极元件之间；
其中在第二编程模式期间，所述第三电子开关处于导通状态，并且从所述第二功能线流过所述第三电子开关的电流对所述第二存储元件充电；并且
其中所述第二存储元件上的电荷将所述第四电子开关保持在导通状态，从而所述单位单元处于第二连接状态，其中所述单独电极元件连接到所述第二功能线。
4.根据权利要求3所述的电极阵列装置，其中所述电子开关是薄膜晶体管，并且所述存储元件是电容器。
5.根据权利要求4所述的电极阵列装置，其中所述第一电子开关的栅极连接到第一选择线，用于将所述单位单元编程为所述第一连接状态，并且所述第三电子开关的栅极连接到第二选择线，用于将所述单位单元编程为所述第二连接状态。
6.根据权利要求5所述的电极阵列装置，其中所述第一选择线和所述第二选择线彼此垂直，并且所述第一功能线垂直于所述第一选择线，所述第二功能线垂直于所述第二选择线。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的电极阵列装置，其中所述薄膜晶体管是n型晶体管。
8.一种显示系统，包括：
触摸面板，其包括根据权利要求3-7中任一项所述的电极阵列装置，其中所述单位单元可在对应于驱动模式的第一连接状态中操作，并且可在对应于感测模式的第二连接状态中操作；
触摸面板控制器，其产生用于所述触摸面板的操作的控制信号，并且在所述感测模式期间读取由所述触摸面板产生的感测信号；和
显示驱动器，其在所述触摸面板处于所述驱动模式时产生用于显示功能的控制信号。
9.根据权利要求8所述的显示系统，其中显示功能和触摸功能被集成到所述显示系统内的公共层中，以形成内嵌式触摸面板。
10.一种输入模式装置，包括：
根据权利要求1或2所述的电极阵列装置，其中对于每个输入模式装置单位单元，所述编程电路可操作以将所述单位单元置于：对应于输入模式的第一连接状态，其中所述单位单元连接到至少一条输入功能线；和第二连接状态，其中所述单位单元与所述至少一条输入功能线断开；以及
输入模式装置控制系统，其配置为控制所述输入模式装置单位单元的连接状态。
11.一种输出模式装置，包括：
根据权利要求1或2所述的电极阵列装置，其中对于每个输出模式装置单位单元，所述编程电路可操作以将所述单位单元置于：对应于输出模式的第一连接状态，其中所述单位单元连接到至少一条输出功能线；和第二连接状态，其中所述单位单元与所述至少一条输出功能线断开；和
输出模式装置控制系统，其配置为控制所述输出模式装置单位单元的连接状态。
12.一种操作电极阵列装置的方法，包括以下步骤：
提供电极阵列装置，所述电极阵列装置包括以行和列的二维阵列排列的单位单元的阵列；其中每个单位单元包括：单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；以及编程电路，其被集成到所述单位单元中并且可操作以将所述单位单元置于多个连接状态，所述多个连接状态对应于与所述至少一条功能线电连接或断开的不同状态；
电子地选择一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：
在第一编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第一功能线的电连接对所选择的单位单元的所述编程电路进行充电；
使所选择的单位单元的所述编程电路与所述第一功能线电断开；以及
在第一连接状态中操作被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件与所述第一功能线之间的电连接。
13.根据权利要求12所述的操作电极阵列装置的方法，还包括：
电子地选择另一个或多个单位单元，并且针对所选择的单位单元执行以下步骤：
在第二编程模式中操作所选择的单位单元，其中通过与第二功能线的电连接对所选择的单位单元的所述编程电路进行充电；
使所选择的单位单元的所述编程电路与所述第二功能线电断开；以及
在第二连接状态中操作所述被充电的单位单元，其中所述编程电路的电荷保持所述被充电的单位单元的各个电极元件和所述第二功能线之间的电连接。
14.根据权利要求12或13所述的操作电极阵列装置的方法，还包括：
将具有被充电的编程电路的一个或多个单位单元的程序电路连接到与所述单独电极元件电连接的所述功能线；和
将与所述单独电极元件电连接的所述功能线接地，以使所述编程电路放电，从而将所述单独电极元件与所述功能线电断开。
15.根据权利要求14所述的操作电极阵列装置的方法，还包括对已经断开的单位单元执行权利要求12或13所述的方法，以重新编程所述断开的单位单元中的一个或多个。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的操作电极阵列装置的方法，还包括执行刷新操作以保持所述被充电的编程电路上的电荷。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的操作电极阵列装置的方法，其中所述阵列元件装置是触摸面板装置，并且第一连接状态对应于用于显示功能的驱动模式，第二连接状态对应于用于感测操作所述触摸面板的物体的感测模式。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的操作电极阵列装置的方法，其中所述阵列元件装置是输入模式装置，并且第一连接状态对应于输入模式，第二连接状态对应于非连接状态。
19.根据权利要求12-17中任一项所述的操作电极阵列装置的方法，其中所述阵列元件装置是输出模式装置，并且第一连接状态对应于输出模式，第二连接状态对应于非连接状态。
20.根据权利要求13-16中任一项所述的操作电极阵列装置的方法，其中第一部分单位单元被编程为并且操作于与所述第一功能线电连接的第一连接状态，不同于所述第一部分的第二部分单位单元被编程为并且操作于与所述第二功能线电连接。
21.根据权利要求20所述的操作电极阵列装置的方法，其中将第三部分单位单元保持在非连接状态，其中在所述各个电极元件和功能线之间没有电连接。
22.根据权利要求21所述的操作电极阵列装置的方法，其中第四部分单位单元被编程为同时处于与所述第一功能线和所述第二功能线二者电连接的第一连接状态和第二连接状态并且同时在所述第一连接状态和所述第二连接状态中操作。
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