DE102007034772A1

DE102007034772A1 - Display mit Infrarot-Hinterleuchtungsquelle und Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion

Info

Publication number: DE102007034772A1
Application number: DE102007034772A
Authority: DE
Inventors: In Jae Gwacheon Chung; In Ho Ansan Ahn; Sang Hyuck Bae
Original assignee: LG Philips LCD Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: US8350827B2; KR20080028270A; JP2008083675A; US20080074401A1; CN101153972A; JP4567028B2; DE102007034772B4; KR101420424B1; CN100570443C

Abstract

Es wird ein Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm offenbart, der über ein oberes transparentes Substrat, ein diesem gegenüberstehendes unteres Substrat und eine Hinterleuchtungseinheit mit einer Infrarotlichtquelle verfügt, die so konfiguriert ist, dass sie Infrarotlicht in einer ersten Richtung durch das obere Substrat strahlt. Ein transparentes Fenster ist zwischen dem oberen und dem unteren transparenten Substrat in Ausrichtung mit der Infrarotlichtquelle angeordnet. Ein Teil des in der ersten Richtung gestrahlten Infrarotlichts wird durch ein die Oberfläche des oberen transparenten Substrats berührendes Objekt durch das obere Substrat und durch das transparente Fenster in einer zweiten Richtung zurück reflektiert. Ein Pixel-Dünnschichttransistor auf dem unteren Substrat ist so konfiguriert, dass er eine Pixelelektrode aktiviert, und ein Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor ist so konfiguriert, dass er das durch das obere Substrat in der zweiten Richtung empfangene Infrarotlicht erfasst und in Reaktion darauf ein Infrarotlicht-Erfassungssignal ausgibt.

Description

Die Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 26. September 2006 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. P2006-093712 , die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Display, und spezieller betrifft sie ein Display, das einer Mehrfachberührungserkennung fähig ist, und ein zugehöriges Ansteuerungsverfahren.
Beschreibung der einschlägigen Technik
Ein Berührtablett ist allgemein ein Typ einer Benutzerschnittstelle, die an einer Oberfläche einer Anzeigevorrichtung angebracht werden kann, wobei sich in einem Berührungsgebiet, in dem ein Finger eines Benutzers oder ein anderes Instrument mit dem Berührtablett in Kontakt gelangt, eine elektrische Eigenschaft ändert, wodurch das Berührungsgebiet erkannt wird. Die Anwendungen von Berührtabletts erstrecken sich auf kleine, tragbare Endgeräte, Büroausrüstung und dergleichen. Wenn zwei oder mehr Berührungen gleichzeitig vorliegen, kann das Berührtablett fehlerhaft arbeiten, und durch ein vor eingestelltes Programm kann irgendeine der Berührungen ausgewählt werden.
Die 1–3 zeigen bekannte Mehrfachberührungsvorrichtungen, mit denen versucht wurde, die Einschränkungen von Mehrfachberührungs-Erkennungssystemen zu überwinden. Gemäß der 1 verfügt die Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik über eine transparente Acrylplatte 11 und ein erstes bis viertes IR(Infrarot)-Array 12A–12D. Die IR-Arrays 12A–12D enthalten Infrarotleuchtdioden (IRLED) und IR-Fotodetektoren (IRPD). Die 2 zeigt, dass eine Hand eines Benutzers oder ein Stift in direktem Kontakt mit der transparenten Acrylplatte 11 steht.
Das erste bis vierte IR-Array 12A–12D sind so angeordnet, dass sie einer Seitenfläche der transparenten Acrylplatte 11 zugewandt sind. Infrarotlicht wird von den IRLEDs 13 durch die transparente Acrylplatte 11 hindurch gestrahlt. Das Infrarotlicht wird von den entsprechenden IRPDs 14 empfangen. Wenn in diesem Zustand ein Finger eines Benutzers oder ein Stift in Kontakt mit der transparenten Acrylplatte 11 steht, wird das Infrarotlicht gestreut und nicht vom entsprechenden IRPD 14 empfangen. Demgemäß kann die Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß der 1 eine fehlerhafte Berührungsstelle erkennen.
Eine Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik in der 1 verfügt über die IR-Arrays 12A–12D, die an einer Seitenfläche der transparenten Acrylplatte 11 angeordnet sind, und sie ist vorteilhaft, da sie flach ist. Jedoch ist die Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik nachteilig, da die Mehrfachberührungsfähigkeiten aufgrund einer Direktbeleuchtung mit Infrarotlicht ungenau ist. Ferner ist die effektive Anzeigefläche um die Fläche verringert, die durch die IR-Arrays 12A–12D eingenommen wird. Die 2 und 3 zeigen eine Mehrfachberührungsvorrichtung vom Projektionstyp. Diese Mehrfachberührungsvorrichtung verfügt über eine Kamera und ein Projektormodul 30, die sich in einem hinteren Teil der transparenten Acrylplatte 11 befinden.
Wenn eine Hand eines Benutzers mit einem beliebigen Punkt auf der transparenten Acrylplatte 11 in Berührung steht, wird Infrarotstrahlung durch die Hand gestreut. Die gestreute Infrarotstrahlung fällt auf die Kamera und das Projektormodul 30. Derar tige gestreute Infrarotstrahlung 4 wird durch die Kamera und das Projektormodul 30 erfasst. Da der Abstand zwischen der transparenten Acrylplatte 11 und der Kamera sowie dem Projektormodul 30 relativ groß ist, nimmt die Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß den 2 und 3 viel Raum ein. Ferner besteht, da die Mehrfachberührungsvorrichtung in den 2 und 3 ein Bild unter Verwendung eines Projektors anzeigt, eine Einschränkung betreffend den Typ der Anzeigevorrichtung und das Design derselben. Außerdem ist die Lebensdauer der Projektionslinse begrenzt.
Ferner übertragen die Mehrfachberührungsvorrichtungen gemäß den 2 und 3 Signale von der Kamera und vom Projektormodul 30 über ein Kabel an einen externen Computer, und die Signale werden durch diesen verarbeitet. So ist das System kompliziert, der von den Komponenten eingenommene Raum ist groß, und der Signalübertragungspfad ist lang.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm offenbart, der über ein oberes transparentes Substrat, ein diesem gegenüberstehendes unteres Substrat und eine Hinterleuchtungseinheit mit einer Infrarotlichtquelle verfügt, die so konfiguriert ist, dass sie Infrarotlicht in einer ersten Richtung durch das obere Substrat strahlt. Ein transparentes Fenster ist zwischen dem oberen und dem unteren transparenten Substrat in Ausrichtung mit der Infrarotlichtquelle angeordnet. Ein Teil des in der ersten Richtung gestrahlten Infrarotlichts wird durch ein die Oberfläche des oberen transparenten Substrats berührendes Objekt durch das obere Substrat und durch das transparente Fenster in einer zweiten Richtung zurück reflektiert. Ein Pixel-Dünnschichttransistor auf dem unteren Substrat ist so konfiguriert, dass er eine Pixelelektrode aktiviert, und ein Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor ist so konfiguriert, dass er das durch das o bere Substrat in der zweiten Richtung empfangene Infrarotlicht erfasst und in Reaktion darauf ein Infrarotlicht-Erfassungssignal ausgibt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Mehrfachberührungsvorrichtung gemäß der einschlägigen Technik zeigt;
2 und 3 zeigen zugehörige Mehrfachberührungsvorrichtungen;
4 ist eine Schnittansicht, die ein Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion gemäß einer Ausführungsform zeigt;
5 bis 7 sind Draufsichten, die ein Beispiel einer Lichtquellenanordnung der Hinterleuchtungseinheit in der 4 zeigen;
8 ist eine Schnittansicht, die einen Betriebsvorgang des Displays mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion gemäß der 4 veranschaulicht;
9 ist eine Draufsicht eines Unterpixels, wobei ein IR-TFT dargestellt ist;
10 ist eine Schnittansicht entlang den Linien I-I' und II-II' in der 9;
11 ist eine Draufsicht, die die Ausbildung einer Schwarzmatrix sowie ein freies Gebiet im Unterpixel in der 9 zeigt;
12 ist ein Ersatzschaltbild des Unterpixels in der 9;
13 ist ein Blockdiagramm, das das Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion sowie eine Treiberschaltung zeigt; und
14 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen der Verarbeitung eines Berührungsbilds.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß der 4 verfügt ein Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion über eine Anzeigetafel 40 und eine Hinterleuchtungseinheit 50 mit einer Infrarotlichtquelle. Die Anzeigetafel 40 verfügt über ein oberes transparentes Substrat 41, ein unteres transparentes Substrat 42 und eine Flüssigkristallschicht LC. Das obere transparente Substrat 41 verfügt über Farbfilter RCF, GCF und BCF sowie ein transparentes Fenster W, die in derselben Schicht ausgebildet sind. Das untere transparente Substrat 42 verfügt über einen Pixel-Dünnschichttransistor (TFT), der ein Pixel auswählt, und einen TFT zum Erfassen von Infrarotstrahlung (IR-TFT). Die Flüssigkristallschicht LC ist zwischen dem oberen transparenten Substrat 41 und dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet. Es ist wünschenswert, dass das obere/untere transparente Substrat 41 und 42 durch ein Glassubstrat gebildet sind, da ein Kunststoffsubstrat, wie eine Acrylplatte, relativ dick ist, beim Berühren einen großen Streuwinkel aufweist, und leicht beschädigt oder zerkratzt wird.
Auf dem unteren transparenten Substrat 42 schneiden sich eine Vielzahl von Datenleitungen und eine Vielzahl von Gateleitungen, wie es in der 9 dargestellt ist. Parallel zu den Gateleitungen verläuft eine Vielzahl von Treiberspannungs-Versorgungsleitungen, und auf dem unteren transparenten Substrat 42 verläuft eine Vielzahl von Ausleseleitungen, die die Gateleitungen und die Treiberspannungs-Versorgungsleitungen schneiden, wie es in der 9 dargestellt ist. Die TFTs zum Auswählen eines Pixels sind an den Schnittstellen der Datenleitungen und der Gateleitungen auf dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet. Die IR-TFTs sind an den Schnittstellen der Treiberspannungs-Versorgungsleitungen und der Ausleseleitungen auf dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet. Die Pixelelektroden sind auf dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet, und sie sind mit den TFTs verbunden. Die TFTs zum Auswählen eines Pixels liefern auf ein Scansignal von der Gateleitung hin eine Datenspannung von der Datenleitung an die Pixelelektrode.
Wenn ein Finger eines Benutzers oder ein undurchsichtiges Objekt mit dem oberen transparenten Substrat 41 in Kontakt steht, erfassen die IR-TFTs einen Teil des Infrarotlichts, das vom Berührungspunkt über das obere transparente Substrat 41 und das transparente Fenster W reflektiert wird. Die IR-TFTs geben das Infrarotlicht-Erfassungssignal über die Ausleseleitung aus. Es ist nicht erforderlich, dass für jedes Pixel ein IR-TFT vorhanden ist. So kann jeweils für die Anzahl N von Pixeln nur ein IR-TFT vorhanden sein, wobei N ein gewählter Designparameter ist. Die Anzahl der Pixel zwischen jedem der IR-TFTs kann eingestellt werden.
Der Betrieb der IR-TFTs wird wie folgt detailliert beschrieben. Die Farbfilter RCF, GCF und BCF sowie das transparente Fenster W sind auf dem oberen transparenten Substrat 41 ausgebildet. Auf dem oberen transparenten Substrat 41 ist eine Schwarzmatrix ausgebildet, die mit den TFTs und der Grenze zwischen Pixeln über lappt. Auf dem oberen transparenten Substrat 41 ist eine gemeinsame Elektrode ausgebildet, die entgegengesetzt zu einer Pixelelektrode angeordnet ist, wobei sich die Flüssigkristallschicht dazwischen befindet. Die gemeinsame Elektrode wird entsprechend einem anzulegenden vertikalen elektrischen Feld mit einer gemeinsamen Spannung versorgt, wie für einen verdrillt-nematischen (TN) Modus oder einen Modus mit vertikaler Ausrichtung (VA). Die gemeinsame Elektrode kann bei einem Verfahren, bei dem ein horizontales elektrisches Feld angelegt wird, auf dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet sein, wie bei einem Modus beim Schalten in der Ebene, IPS, und einem Streifenfeldschaltmodus, FFS.
Auf dem oberen und dem unteren transparenten Substrat 41 und 42 der Anzeigetafel sind jeweils ein Polarisator, der eine lineare Polarisation auswählt, und ein Ausrichtungsfilm, der eine Vorverkippung eines Flüssigkristallmoleküls bestimmt, ausgebildet. Die Hinterleuchtungseinheit 50 verfügt über eine rote Lichtquelle RLED, eine grüne Lichtquelle GLED, eine blaue Lichtquelle GLED. und eine Infrarotlichtquelle IRLED. Die Lichtquellen sind durch LEDs gebildet. Ferner verfügt die Hinterleuchtungseinheit 50 über optische Komponenten, wie eine Streuplatte, mindestens eine Streufolie und mindestens eine Prismenfolie. Die optischen Komponenten befinden sich zwischen dem unteren transparenten Substrat 42 und den Lichtquellen RLED, GLED, GLED und IRLED. Auf jeder Lichtquelle, also der roten Lichtquelle RLED, der grünen Lichtquelle GLED und der blauen Lichtquelle GLED, kann sich ein reflektierendes Material befinden. Aufgrund des reflektierenden Materials werden rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht reflektiert. Das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht mischen sich im Luftraum zwischen den Lichtquellen und dem unteren transparenten Substrat 42, um weißes Licht zu bilden. Das weiße Licht strahlt auf die Anzeigetafel 40.
Die Infrarotlichtquelle IRLED strahlt Infrarotlicht durch den Luftraum zum unteren Glassubstrat 42. Es ist nicht erforderlich, für jedes Pixel eine Infrarotlichtquelle IRLED anzubringen. Es kann für jeweils N Pixel nur eine Infrarotlichtquelle IRLED vorhanden sein, wobei N ein gewählter Designparameter ist. Die Intensität der Infrarotlichtquelle IRLED wird so eingestellt, dass das Infrarotlicht von einem nicht durchlässigen Objekt, beispielsweise einem Finger, einem Werkzeug oder einem anderen Instrument, das mit dem oberen transparenten Substrat 41 in Kontakt steht, reflektiert werden kann.
Das reflektierte Infrarotlicht kann durch den IR-TFT empfangen werden. Anders gesagt, wird die Intensität der Infrarotlichtquelle IRLED so eingestellt, dass eine Reflexion innerhalb von ungefähr 12 mm erfolgt, was der Dicke eines Flüssigkristallmoduls mit der Anzeigetafel 40 und der Hinterleuchtungseinheit 50 entspricht. Die Lichtquellen RLED, GLED, BLED und IRLED können als wiederholte Abfolge für rotes Licht, grünes Licht, blaues Licht und IR-Licht in mehreren Reihen angeordnet sein, wie es in der 5 dargestellt ist. Das Anordnungsintervall und die Anzahl der Infrarotlichtquellen IRLED können entsprechend Empfangseigenschaften der Infrarotkomponenten eingestellt werden. Ferner können die Lichtquellen der Hinterleuchtungseinheit 50 weiße LEDs und IRLEDs oder mehrere Leuchtstofflampen und IRLEDs in einer Hybridkonfiguration enthalten, wie es in den 6 und 7 dargestellt ist.
Die 8 zeigt eine Mehrfachberührungsbedienung der Flüssigkristallvorrichtung mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion. Wenn ein Finger oder ein anderes nicht durchlässiges Objekt das obere transparente Substrat 41 kontaktiert, während die Anzeigetafel 40 mit Energie versorgt wird, wird Infrarotlicht von der Kontaktfläche reflektiert und durch den IR-TFT empfangen. Eine digitale Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet und analysiert das vom IR-TFT empfangene Infrarotlicht. Im Ergebnis wird ein dem Berührungspunkt entsprechender Koordinatenwert berechnet, und es werden mehrere Berührungspunkte erkannt und identifiziert. Gleichzeitig werden ein oder mehrere den Berührungspunkten entsprechende Berührungsbilder auf der Anzeigetafel 40 angezeigt.
Die 9 bis 12 sind Diagramme zum Erläutern eines Aufbaus und eines Betriebs eines Unterpixels, wo der IR-TFT ausgebildet ist. Gemäß den 9 und 10 verfügt das untere transparente Substrat 42 der Anzeigetafel 40 über eine Gateleitung (oder Scanleitung) GL, eine Datenleitung DL, einen ersten TFT TFT1, eine Pixelelektrode PXLE, eine Ausleseleitung ROL, eine erste und eine zweite Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 und VL2, einen IR-TFT und einen zweiten TFT TFT2. Die Gateleitung GL und die Datenleitung DL schneiden einander, wobei sich dazwischen ein Gateisolierfilm 101 befindet. Ein erster TFT TFT1 ist an jeder Schnittstelle einer Gateleitung GL und einer Datenleitung DL ausgebildet. Die Pixelelektrode PXLE ist in einem Zellengebiet ausgebildet, das durch den Schnitt einer Gateleitung GL und einer Datenleitung DL bestimmt ist. Die Ausleseleitung ROL ist parallel zur Datenleitung DL ausgebildet, wobei sich die Pixelelektrode PXLE dazwischen befindet. Die erste und die zweite Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 und VL2 sind parallel zur Gateleitung GL ausgebildet, und sie liefern eine erste und eine zweite Treiberspannung. Der IR-TFT ist an einer Schnittstelle der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 mit dem zweiten TFT TFT2 ausgebildet. Der zweite TFT TFT2 ist an einer Schnittstelle einer Gateleitung GL und der Ausleseleitung ROL ausgebildet.
Das untere transparente Substrat 42 der Anzeigetafel 40 verfügt über einen ersten Speicherkondensator Cst1 und zweiten Speicherkondensator Cst2. Der erste Speicherkondensator Cst1 ist elektrisch mit der zweiten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL2 zwischen dem IR-TFT und dem zweiten TFT TFT2 verbunden. Der zweite Speicherkondensator ist einem Überlappungsgebiet der Pixelelektrode PXLE mit der Gateleitung GL einer Vorstufe verbunden.
Der erste TFT TFT1 verfügt über eine Gateelektrode GE, eine Sourceelektrode SE, eine Drainelektrode DE und eine aktive Schicht 102. Die Gateelektrode GE ist mit der Gateleitung GL verbunden. Die Sourceelektrode SE ist mit der Datenleitung DL verbunden. Die Drainelektrode DE ist mit der Pixelelektrode PXLE verbunden. Die aktive Schicht 102 überlappt mit der Gateelektrode GE, und sie bildet zwischen der Sourceelektrode SE und der Drainelektrode DE einen Kanal. Die aktive Schicht 102 überlappt mit der Datenleitung DL, der Sourceelektrode SE und der Drainelektrode DE.
Auf der aktiven Schicht 102 ist eine ohmsche Kontaktschicht 103 ausgebildet, die mit der Sourceelektrode SE und der Drainelektrode DE einen Ohmschen Kontakt bildet. Die aktive Schicht 102 besteht aus amorphem Silicium A-Si:H oder Polysilicium. Eine derartige aktive Schicht 102 und eine Ohmsche Kontaktschicht 103 werden als Halbleitermuster SCP strukturiert.
Der erste TFT TFT1 wird durch eine hohe Spannung eines Durchschaltsignals (oder eines Scansignals) von der Gateleitung GL eingeschaltet, und er liefert eine Datenspannung von der Datenleitung DL an die Pixelelektrode PXLE. Eine hohe Gatespannung ist eine Spannung über einer Schwellenspannung des ersten TFT TFT1. Umgekehrt ist eine niedrige logische Spannung eines Durchschaltsignals eine Spannung unter einer Schwellenspannung des ersten TFT TFT1.
Die Pixelelektrode PXLE ist eine transparente Elektrode, wie aus Indiumzinnoxid ITO. Die Pixelelektrode PXLE ist über ein erstes Kontaktloch 109, das durch einen Schutzfilm 104 verläuft, mit der Drainelektrode DE des ersten TFT TFT1 verbunden. Wenn eine Datenspannung an die Pixelelektrode gelegt wird, wird zwischen dieser Pixelelektrode PXLE und einer gemeinsamen Elektrode eine Potenzialdifferenz erzeugt. Die gemeinsame Elektrode ist auf dem oberen transparente Substrat 41 oder dem unteren transparente Substrat 42 ausgebildet. Flüssigkristallmoleküle werden aufgrund der dazwischen liegenden Potenzialdifferenz gedreht, wodurch sich die Brechung von Licht ändert, das durch die Hinterleuchtungseinheit 50 emittiert wird.
Der zweite Speicherkondensator Cst2 besteht aus der Gateleitung GL der Vorstufe und der Pixelelektrode PXLE, die einander überlappen, wobei der Gateisolierfilm 101 und der Schutzfilm 104 dazwischen liegen. Der Gateisolierfilm 101 und der Schutzfilm 104 liegen zwischen der Gateleitung GL und der Pixelelektrode PXLE. Der zweite Speicherkondensator Cst2 hält die Spannung der Pixelelektrode PXLE aufrecht, bis diese von der nächsten Datenspannung geladen wird.
Der IR-TFT ist ein TFT, der zwischen seiner Sourceelektrode und seiner Drainelektrode einen Kanalstrom erzeugt, wenn er mit Infrarotlicht bestrahlt wird. Der IR-TFT verfügt über die Gateelektrode GE, die aktive Schicht 102, die Sourceelektrode SE und eine Drainelektrode 162. Die Gateelektrode GE des IR-TFT ist einstückig mit der zweiten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL2 ausgebildet. Die aktive Schicht 102 überlappt mit der Gateelektrode GE, wobei der Gateisolierfilm 101 dazwischen liegt. Die Sourceelektrode SE des IR-TFT ist mit der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 auf der aktiven Schicht 102 verbunden. Die Drainelektrode 162 des IR-TFT liegt der Sourceelektrode SE auf der aktiven Schicht 102 gegenüber.
Die aktive Schicht 102 besteht aus amorphem Silicium oder Polysilicium, das mit Germanium dotiert ist. Der IR-TFT erzeugt einen Fotostrom durch die aktive Schicht 102, wenn er mit Infrarotlicht beleuchtet wird. Die Ohmsche Kontaktschicht 103 des IR- TFT, die einen Ohmschen Kontakt zur Sourceelektrode SE und zur Drainelektrode DE bildet, ist auf der aktiven Schicht 102 ausgebildet. Eine Sourceelektrode des IR-TFT wird durch ein zweites Kontaktloch 107, das durch den Schutzfilm 104 und den Gateisolierfilm 101 verläuft, um einen Teil der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 freizulegen, und ein transparentes Elektrodenmuster 108, das am zweiten Kontaktloch 107 ausgebildet ist, elektrisch mit der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung verbunden.
Die Drainelektrode DE des IR-TFT, eine obere Elektrode 106 des ersten Speicherkondensators Cst1 sowie die Sourceelektrode SE des zweiten TFT TFT2 sind aus demselben Metall einstückig ausgebildet, so dass sie elektrisch miteinander verbunden sind. Der IR-TFT erfasst Infrarotlicht, das von einem Finger oder einem undurchsichtigen Objekt reflektiert wird.
Der erste Speicherkondensator Cst1 verfügt über eine erste untere Speicherelektrode 105 und eine erste obere Speicherelektrode 106. Die erste untere Speicherelektrode 105 ist einstückig mit der Gateelektrode GE des IR-TFT ausgebildet. Die erste obere Speicherelektrode 106 überlappt mit der ersten unteren Speicherelektrode 105, wobei der Gateisolierfilm 101 dazwischen liegt, und sie ist mit der Drainelektrode DE des IR-TFT verbunden. Der erste Speicherkondensator Cst1 speichert durch einen durch den IR-TFT erzeugten Fotostrom eine elektrische Ladung.
Der zweite TFT TFT2 verfügt über die Gateelektrode GE, die Sourceelektrode SE, die Drainelektrode DE und die aktive Schicht 102. Die Gateelektrode GE ist auf dem unteren transparenten Substrat 42 ausgebildet. Die Sourceelektrode SE ist mit der ersten oberen Speicherelektrode 106 verbunden. Die Drainelektrode DE liegt der Sourceelektrode SE gegenüber, wobei sich dazwischen ein Kanal befindet. Die aktive Schicht 102 überlappt mit der mit der Gateleitung GL verbundenen Gateelektrode GE, und sie bildet zwischen der Sourceelektrode SE und der Drainelektrode DE einen Kanal. Die aktive Schicht 102 besteht aus amorphem Silicium oder Polysilicium.
Die Ohmsche Kontaktschicht 103, die zur Sourceelektrode SE und zur Drainelektrode DE einen Ohmschen Kontakt bildet, ist auf der aktiven Schicht 102 ausgebildet. Ein zweiter TFT TFT2 wird durch eine hohe Gatespannung von der Gateleitung CL eingeschaltet, um eine elektrische Ladung, die den ersten Speicherkondensator Cst1 lädt, an die Ausleseleitung ROL zu liefern. Andere Gebiete als die des IR-TFT und der Pixelelektrode PXLE innerhalb des Pixelgebiets sind durch eine Schwarzmatrix BM abgeschirmt, die am oberen transparenten Substrat 41 ausgebildet ist, wie es in der 11 dargestellt ist. Demgemäß wird Infrarotlicht nur vom IR-TFT empfangen.
Nun wird eine Betriebsweise eines derartigen Unterpixels in Verbindung mit der 12 beschrieben. Wenn Infrarotlicht auf die aktive Schicht 102 des IR-TFT strahlt und eine erste Treiberspannung V1 von ungefähr 10 V von der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL1 an die Sourceelektrode SE des IR-TFT gelegt wird, und wenn eine zweite Treiberspannung V2 von ungefähr 0 V bis 10 V von der zweiten Treiberspannungs-Versorgungsleitung VL2 an die Gateelektrode des IR-TFT 140 gelegt wird, fließt entsprechend der Intensität des Infrarotlichts ein Fotostrom "i" über die aktive Schicht 102 von der Sourceelektrode SE zur Drainelektrode. Der Fotostrom i fließt von der Drainelektrode DE zur ersten oberen Speicherelektrode 106, und da die erste untere Speicherelektrode 105 mit der Gateelektrode GE des IR-TFT verbunden ist, lädt der Fotostrom den ersten Speicherkondensator Cst1. Die Maximalladung des ersten Speicherkondensators Cst1 entspricht der Spannungsdifferenz zwischen der Sourceelektrode SE und der Gateelektrode GE.
Wenn eine hohe Gatespannung an die Gateelektrode GE des zweiten TFT TFT2 geliefert wird und der IR-TFT sichtbares Licht erfasst und der erste Speicherkondensator Cst1 geladen wird, wird der zweite TFT TFT2 eingeschaltet, und die elektrische Ladung, die den ersten Speicherkondensator Cst1 geladen hat, wird über die Kombination der Sourceelektrode SE des zweiten TFT TFT2, einen Kanal der aktiven Schicht 102, die Drainelektrode DE und die Ausleseleitung ROL an einen integrierten Ausleseschaltkreis (nicht dargestellt) geliefert.
Die 13 zeigt das Display gemäß einer Ausführungsform. Das Display verfügt über einen integrierten Datenschaltkreis 71, einen integrierten Gateschaltkreis 72, einen integrierten Ausleseschaltkreis 73, eine Digitalplatine 74 und eine Systemschaltungsplatine 75. Der integrierte Datenschaltkreis 71 ist mit der Datenleitung DL der Anzeigetafel 40 verbunden, um eine Datenspannung an die Datenleitungen DL zu liefern.
Der integrierte Gateschaltkreis 72 ist mit den Gateleitungen G1–Gn der Anzeigetafel 40 verbunden, um sequenziell einen Durchschaltimpuls oder einen Scanimpuls an diese zu liefern. Der integrierte Ausleseschaltkreis 73 ist mit den Ausleseleitungen ROL der Anzeigetafel 40 verbunden, um eine elektrische Ladung von diesen zu verstärken, um ein Spannungssignal zu erzeugen. Die Digitalplatine 74 steuert die integrierten Schaltkreise 71, 72 und 73. Die Systemschaltungsplatine 75 ist mit der Digitalplatine 74 verbunden.
Der integrierte Datenschaltkreis 71 wandelt digitale Videodaten, wie sie von einer Timingsteuerung eingegeben werden, in analoge Datenspannungen. Die analogen Datenspannungen werden auf ein Timingsteuersignal hin, das durch die Timingsteuerung angelegt wird, an die Datenleitungen DL der Anzeigetafel 40 geliefert. Analoge Datenspannungen, mit denen die Datenleitung DL versorgt wird, werden aus Gammakompensationsspannungen entsprechend Graustufenwerten der digitalen Videodaten ausgewählt.
Der integrierte Gateschaltkreis 72 erzeugt einen Gateimpuls, um diesen sequenziell auf ein durch die Timingsteuerung der Digitalplatine 74 geliefertes Timingsteuerungssignal an die Gateleitungen G1–Gn zu liefern. Der integrierte Ausleseschaltkreis 73 verfügt über einen Spannungsverstärker, und er führt eine Wandlung und Verstärkung einer elektrischen Ladung in eine Spannung aus, um diese an die Digitalplatine 74 zu liefern.
Die Digitalplatine 74 ist über ein Kabel 76 und eine Schnittstellenschaltung mit den integrierten Schaltkreisen 71, 72 und 73 verbunden, und sie verfügt über eine Timingsteuerung, einen Wechselrichter und einen Gleichspannungswandler. Der Wechselrichter steuert eine Lichtquelle der Hinterleuchtungseinheit an. Der Gleichspannungswandler erzeugt Treiberspannungen für die Anzeigetafel, nämlich eine Gammakompensationsspannung, eine hohe Gatespannung und eine niedrige Gatespannung.
Die Digitalplatine 74 erzeugt eine Treiberspannung und Timingsteuerungssignale für die integrierten Schaltkreise, und sie liefert digitale Videodaten für ein Hintergrundbild sowie digitale Videodaten für ein Berührungsbild. Das Hintergrundbild und die digitalen Videodaten werden durch eine digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung an den integrierten Datenschaltkreis 71 geliefert, um die integrierten Schaltkreise zu betreiben und zu steuern, um dadurch Berührungsbilder auf der Anzeigetafel 40 anzuzeigen.
Die Systemschaltungsplatine 75 ist über das Kabel 76 und die Schnittstellenschaltung mit der Digitalplatine 74 verbunden, und sie verfügt über einen Schaltkreis, der Videosignale von einer externen Videoquelle, wie einer Rundfunksignal-Empfangsschaltung, einer CVD oder einer DVD usw. verarbeitet.
Die Digitalplatine 74 oder eine Systemschaltungsplatine 75 verfügen ferner über eine digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung, die ein Berührungsbild verarbeitet. Die Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung erkennt ein Berührungserkennungssignal aufgrund von Infrarotlicht, wobei dieses Signal über ein IR-TFT-Array eingegeben wird, als Bildtyp statt als Koordinate. Ferner analysiert die digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung ein Muster eines Berührungsbilds, um das Berührungszentrum oder das Zentrum eines Fingers unter mehreren Berührungsfingerbildern zu erkennen, um Berührungsbilddaten zur Anzeige auf der Anzeigetafel 40 zu erzeugen.
Die 14 ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Arbeitsalgorithmus der digitalen Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung. Voreingestellte Referenzwerte für jedes Berührungsgebiet werden vorab auf Grundlage eines Pegels weißen Rauschens und einer Abweichung des IR-TFT von jedem der Berührungsgebiete eingestellt. Die Referenzwerte werden in der digitalen Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung gespeichert. In der digitalen Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung wird ein Schwellenwert gespeichert, wie er verwendet wird, wenn Koordinaten für jedes Berührungsgebiet berechnet werden. Wenn ein digitales Signal eines Berührungsbilds in die digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung eingegeben wird, bildet diese Referenzwerte auf ein eingegebenes digitales Signal ab, um Berührungsbilddaten für mehr als einen Referenzwert zu entnehmen (S1 und S2). Als Nächstes glättet die digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung die Berührungsbilddaten, die im Schritt S2 entnommen wurden, um mehrere Berührungspunkte zu verknüpfen und einen Rand der Berührungsbilder zu erkennen.
Als Nächstes vergleicht die digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung Signale der Berührungsbilder, wie sie im Schritt S3 erfasst wurden, mit einem Schwellenwert, um nach Signalen mit einem Wert über diesem Schwellenwert zu suchen (S4). Schließlich unterteilt die digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung Berührungsgebiete der Signale, die einen Wert über dem Schwellenwert aufweisen, und sie liefert eine Zielkennung (ID) betreffend die Berührungsgebiete, und dann berechnet sie die zentrale Koordinate jedes Berührungsgebiets unter Verwendung der Ziel-ID der Berührungsgebiete (S5 und S6).
Wie oben beschrieben, beinhaltet ein Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion einen Infrarotlichtsensor IR-TFT und das transparente Fenster W innerhalb der Anzeigetafel. Die Tafel ist mit einer Infrarotlichtquelle innerhalb der Hinterleuchtungseinheit, die in der Nähe der Anzeigetafel liegt, versehen. Die Tafel ist flach ausgebildet.
Obwohl die Erfindung durch in den oben beschriebenen Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen erläutert wurde, ist es vom Fachmann zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern dass vielmehr verschiedene Änderungen oder Modifizierungen derselben möglich sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der Schutzumfang der Erfindung alleine durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt sein.

Claims

Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm mit: einem oberen transparenten Substrat; einem dem oberen Substrat gegenüber stehenden unteren Substrat; einer Hinterleuchtungseinheit mit einer Infrarotlichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Infrarotlicht in einer ersten Richtung durch das obere Substrat strahlt; einem transparenten Fenster, das zwischen dem oberen und dem unteren transparenten Substrat in Ausrichtung mit der Infrarotlichtquelle angeordnet ist; wobei ein Teil des in der ersten Richtung gestrahlten Infrarotlichts durch ein Objekt, das eine Fläche des oberen transparenten Substrats berührt, in einer zweiten Richtung durch das obere Substrat und das transparente Fenster zurück reflektiert wird; einem Pixelgebiet auf dem unteren Substrat, mit einem Pixel-Dünnschichttransistor, der so konfiguriert ist, dass er eine Pixelelektrode aktiviert; und einem Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor im Pixelgebiet, der so konfiguriert ist, dass er das durch das obere Substrat und das transparente Fenster in der zweiten Richtung empfangene Infrarotlicht erfasst und daraufhin ein Infrarotlicht-Erfassungssignal ausgibt.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 1, bei dem die Hinterleuchtungseinheit über eine rote Lichtquelle, eine grüne Lichtquelle und eine blaue Lichtquelle verfügt.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 1, ferner mit einer Signalverarbeitungsschaltung in Kommunikation mit dem Infrarotlicht-Erfassungssignal, die so konfiguriert ist, dass sie das Infrarotlicht-Erfassungssignal mit einer oder mehreren Stellen auf der Fläche des oberen transparenten Substrats, die durch das Objekt kontaktiert werden, korreliert.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 1, ferner mit einer Matrix von Pixelgebieten mit jeweils einem Pixel-Dünnschichttransistor, der so konfiguriert ist, dass er eine entsprechende Pixelelektrode aktiviert.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 4, bei dem jedes Pixelgebiet ferner über einen Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor verfügt.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 4, bei dem einige der Pixelgebiete über einen Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor verfügen.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 6, bei dem die Anzahl von Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistoren kleiner als die Anzahl von Pixel-Dünnschichttransistoren ist.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 4, ferner mit einem zweiten Dünnschichttransistor in Verbindung mit dem Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 8, bei dem der zweite Dünnschichttransistor die Ausgabe des Lichterfassungssignals erleichtert.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 9, ferner mit einer Gateleitung, die mit dem jeweiligen Pixel-Dünnschichttransistor und dem jeweiligen Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor verbunden ist, um die Erkennung von Pixelstellen zu erleichtern, an denen die Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistoren das Infrarotlicht empfangen haben.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 10, ferner mit einer Datenleitung, die mit dem jeweiligen Pixel-Dünnschichttransistor verbunden ist, wobei eine Aktivierung sowohl der Datenleitung als auch der Gateleitung die entsprechende Pixelelektrode aktiviert.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 12, ferner mit einer Matrix von Pixelgebieten, von denen jedes über einen Pixel-Dünnschichttransistor verfügt, und von denen einige über einen Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistor verfügen, wobei eine Identifizierung der Gateleitung und der Datenleitung, die einen ausgewählten Pixel-Dünnschichttransistor aktivieren, die Identifizierung des entsprechenden aktiven Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistors erleichtert.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 12, ferner mit einer Bildverarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie Stellen aktiver Infrarotlichterfassungs-Dünnschichttransistoren auf Grundlage der Gate- und Datenleitungen entsprechender Pixel-Dünnschichttransistoren analysiert, um ein oder mehrere Berührungszentren zu erkennen.
Mehrfachberührungs-Anzeigeschirm nach Anspruch 13, bei dem die Bildverarbeitungsschaltung so konfiguriert ist, dass sie eine den Berührungszentren zugehörige Grenze identifiziert.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion, mit: einer Anzeigetafel mit einem transparenten Fenster, das Infrarotlicht durchlässt, das von einem undurchsichtigen Material reflektiert wird, und mehreren Infrarotstrahlungssensoren, die das durch das transparente Fenster fallende Infrarotlicht erfassen; und einer Hinterleuchtungseinheit, die das Infrarotlicht zur Anzeigetafel strahlt.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 15, bei dem die Anzeigetafel Folgendes aufweist: ein erstes transparentes Substrat, an dem das transparente Fenster ausgebildet ist; ein zweites transparentes Substrat, an dem die Infrarotstrahlungssensoren ausgebildet sind; und eine Flüssigkristallschicht, die zwischen dem ersten transparenten Substrat und dem zweiten transparenten Substrat ausgebildet ist.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 16, bei dem das zweite transparente Substrat Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Datenleitungen, an die eine Datenspannung angelegt wird; eine Vielzahl von Gateleitungen, die so angeordnet sind, dass sie die Datenleitungen schneiden, und die sequenziell mit einem Scanimpuls versorgbar sind; eine Vielzahl von Ausleseleitungen, die parallel zu den Datenleitungen angeordnet sind und so konfiguriert sind, dass sie ein Infrarotstrahlungserfassungssignal, das Infrarotlicht entspricht, das vom ersten transparenten Substrat reflektiert wird, ausgeben; eine Pixelelektrode, die in einem Pixelgebiet ausgebildet ist, das durch die Datenleitung, die Gateleitung und die Ausleseleitung definiert ist; eine Vielzahl erster Dünnschichttransistoren, die in einem Schnittteil der Gateleitungen ausgebildet sind, um die Datenspannung auf den Scanimpuls hin an die Pixelelektrode zu liefern; eine Vielzahl erster Treiberspannungs-Versorgungsleitungen, die parallel zu den Gateleitungen angeordnet sind, um eine Treiberspannung hohen Pegels an den Infrarotstrahlungssensor zu liefern; eine Vielzahl zweiter Treiberspannungs-Versorgungsleitungen, die parallel zu den Gateleitungen und den ersten Treiberspannungsleitungen angeordnet sind, um eine Treiberspannung niedrigen Pegels an den Infrarotstrahlungssensor zu liefern; einen ersten Speicherkondensator, der auf Grundlage einer elektrischen Ladung vom Infrarotstrahlungssensor geladen wird; einen zweiten Speicherkondensator, der zwischen der Pixelelektrode und der Gateleitung ausgebildet ist, um die Spannung der Pixelelektrode aufrecht zu erhalten; und eine Vielzahl zweiter Dünnschichttransistoren, die im Schnittteil der Gateleitungen und der Ausleseleitungen ausgebildet sind und mit dem ersten Speicherkondensator verbunden sind, um eine elektrische Ladung von einem ersten Speicherkondensator auf den Scanimpuls hin an die Ausleseleitungen zu liefern; und wobei der Infrarotstrahlungssensor ein Infrarotstrahlung erfassender Dünnschichttransistor ist, der durch die Treiberspannung hohen Pegels und die Treiberspannung niedrigen Pegels angesteuert wird, damit aufgrund des Infrarotlichts ein Strom fließt.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 17, bei dem der Infrarotstrahlungssensor Folgendes aufweist: eine Gateelektrode, die einstückig mit der zweiten Treiberspannungs-Versorgungsleitung ausgebildet ist; eine Halbleiterschicht, die mit der Gateelektrode überlappt, wobei sich dazwischen ein Isolierfilm befindet; eine Sourceelektrode, die mit der ersten Treiberspannungs-Versorgungsleitung auf der Halbleiterschicht verbunden ist; und eine Drainelektrode, die der Sourceelektrode auf der Halbleiterschicht gegenüber steht.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 17, bei dem das erste transparente Substrat ferner Folgendes aufweist: Farbfilter für Rot, Grün und Blau, die in derselben Schicht wie die transparente Schicht ausgebildet sind; und eine Schwarzmatrix, die an einer Grenze zwischen den Pixelgebieten und einem Gebiet ausgebildet ist, das dem ersten und dem zweiten Dünnschichttransistor entspricht, um auf diese fallendes Infrarotlicht abzuschirmen.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 17, bei dem das Flüssigkristalldisplay ferner Folgendes aufweist: mehrere integrierte Datenschaltkreise, die mit den Datenleitungen verbunden sind, um durch eine körperliche Berührung der Anzeigetafel erzeugte Berührungsbilder zu wandeln, wobei diese integrierten Datenschaltkreise so konfiguriert sind, dass sie digitale Videodaten eines Berührungsbilds in eine Datenspannung wandeln; mehrere integrierte Gateschaltkreise, die mit den Gateleitungen verbunden sind, um diesen die Scanimpulse sequenziell zuzuführen; einen integrierten Ausleseschaltkreis, der mit den Ausleseleitungen verbunden ist, um eine elektrische Ladung von diesen zu verstärken, um dadurch eine verstärkte Spannung auszugeben; eine Digitalplatine, die so konfiguriert ist, dass sie das Ansteuerungstiming der integrierten Schaltkreise steuert und die digitalen Videodaten des Berührungsbilds an den integrierten Datenschaltkreis liefert; und eine Systemschaltungsplatine in Verbindung mit der Digitalplatine; und wobei die Digitalplatine oder die Systemschaltungsplatine über eine digitale Berührungsbild-Verarbeitungsschaltung verfügt, die so konfiguriert ist, dass sie ein Muster der Berührungsbilder analysiert, um das Zentrum von Berührungsbildern zu erkennen.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 15, bei dem die Hinterleuchtungseinheit Folgendes aufweist: mehrere rote Lichtquellen, die rotes Licht erzeugen; mehrere grüne Lichtquellen, die grünes Licht erzeugen; mehrere blaue Lichtquellen, die blaues Licht erzeugen; und mehrere Infrarotlichtquellen, die Infrarotlicht erzeugen.
Display mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion nach Anspruch 15, bei dem die Anzahl der Infrarotlichtquellen kleiner als die Anzahl der roten Lichtquellen, die Anzahl der grünen Lichtquellen und die Anzahl der blauen Lichtquellen ist.
Verfahren zum Ansteuern eines Displays mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion, das Folgendes beinhaltet: Bereitstellen einer Anzeigetafel mit einem transparenten Fenster, das an einem undurchsichtigen Material reflektiertes Infrarotlicht durchlässt, und mehreren Infrarotstrahlungssensoren, die das durch das transparente Fenster einfallende Infrarotlicht erfassen; und Aufstrahlen von Infrarotlicht auf die Anzeigetafel von unterhalb derselben her.
Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristalldisplays mit Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion gemäß dem Anspruch 23, das ferner Folgendes beinhaltet: gleichzeitiges Erfassen von Infrarotlicht jedes der mehreren Berührungsbilder, die einer gleichzeitigen Berührung einer Anzeigefläche der Anzeigetafel entsprechen, unter Verwendung der Infrarotstrahlungssensoren.