接触位置测量层与公用电极层间采用防护面的液晶显示器制造技术

液晶显示单元，包括：具有集成在其上面的一个公用电极的第一基底，具有集成在其上面的一个象素电极的第二基底，以及放置在公用电极和象素电极之间的液晶材料。把第一导电层（信号层）和第二导电层（防护面层）集成到第一基底上并且放置在第一基底和公用电极之间。通过向信号层施加第一信号确定接触输入部件和第一基底的接触位置。向防护面层施加第二信号，从而降低信号层和公用电极之间的电容耦合。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请和美国临时申请(S/N 60/96,994)相关，后者和本申请同时申请，并且共同转让给本申请的受让人。本专利技术涉及采用测量接触位置的装置的液晶显示器(LCD)，并且更具体地涉及其中把这种接触测量装置和LCD的基底集成在一起的LCD。在许多应用中使用接触输入系统，这种系统确定物体或人接触某表面的位置并且要求以高精度确定接触位置。典型地，这样的部件是透明的并直接装配在计算机显示器上。在C.Skipton的“你可接触它！触屏向大众提供多媒体”(New Media，February 10，1997，p，39-42)中给出这种添加式触屏的一些示例，这些添加式触屏可以装配在CRT或扁平面显示器上。添加式触屏具有各种确定接触位置的方法。典型地，这种系统的表面包括一个电阻率基本均匀的层，并且在该表面的边缘上连接多个电极。电极通常是用要比该表面更为导电的材料做成的，并且以一种专用图案丝网印制在该表面上。一种经常使用的确定位置的方法是，在第一方向上施加电势，然后在表面上沿垂直于第一方向的第二方向施加电势。如Shintaro等人的美国专利3,591,718和Nakamura等人的美国专利4,649,232中所述，利用一个电容耦合的探测器(穿过绝缘层)测量电压可确定X和Y的位置。由于人体把外加的AC信号短路到地，可以通过监视通过各电极的电流确定手指接触的位置，但是因为手指电容很小，要求系统中的杂散电流很小。Pepper，Jr的美国专利4,293,734说明一种替代的方法，该方法i)利用AC信号向所有四侧施加电源并且利用电极电流以确定手指的接触位置，或者ii)把四个角接地并测量各角处由带电的触针感应的电流。在Grenias等人的美国专利4,686,332中，说明一种包括二个隔开的导体面的添加式触屏。通过检测手指接触造成的导体面的电容改变，确定手指接触位置。最后，在美国专利4,371,746中，说明一种添加式触板，它包括一层位于电阻接触表面之下(或者部分包围)的由导电材料做成的防护层。用振幅上和相位上与施加到电阻接触表面的信号相同的信号激励该添加板的防护层，以便明显地减小电阻接触表面的有效对地电容。这种添加式触屏的一个弱点是它增加了显示器的重量和尺寸，在使用到诸如笔记本计算机的便携应用中它是一个很大的缺点。此外，该部件和计算机的通信需要可使用的卡槽或者串行或并行端口适配器。通过把接触传感器集成到LC显示器中，可以大大减小这些缺点。对于应用到液晶显示器，尤其是便携式应用，由于其紧凑的尺寸和高透射比(85-90％)电容接触技术是最为适用的。电阻接触技术需要双层铟锡氧化物(ITO)，而不是一层，从而只具有55％至75％的透射比。典型地，对于彩色LC显示器，朝向观察者的玻璃基底具有构造在内表面的彩色滤光器，该内表面和液晶材料接触，彩色滤光器基底(CF)沿着边缘和第二玻璃基底粘接，第二玻璃基底包含用于对LC显示器定址的有源(或无源)矩阵。彩色滤光器典型地由多层包含着颜料或染料的黑色矩阵材料(例如铬或氧化铬)聚合物层以及一层充当显示器的公用电极的ITO层(在有源或无源矩阵显示器中，其图案是线条以用于对显示器定址)组成，请参见T.Koseki等人的“用于10.4英寸对角线、4096种颜色的薄膜晶体管液晶显示器的彩色滤光器”(IBM J.Res.Develop.Vol.36，No.1，January 1992)。此外，常常采用一层感光透明涂层，以在ITO共用电极沉积前使颜料区平面化，如Tsutsumi等的美国专利5,278,009中所述。有二份关于改进LCD的上玻璃基底(例如，包含彩色滤光器的基底)以便允许采用电容感测的探针输入的报告。在J.H.Kim等的“笔式应用中的位置感测TFT-LCD的设计”(SID’97，P87-90)一文中，通过一层涂层使彩色滤光器中的导电黑色矩阵(BM)层和ITO公用电极绝缘，并且对BM施以AC信号。在阵列之外建立补偿电阻以线性化电场，外加电场的方向(X和Y)是交变的，并且通过测量经电容耦合到系留触笔中的电压以确定触笔位置。文中提到在ITO公用电极层上感应了大信号，其幅值几乎是对BM输入信号的一半。在H.Ikeda等的“带有内置数字化功能的新型TFT-LCD”(ISW’97，P.199-202)一文中，说明一种6.6英寸的VGA反射客户一主机(Guest-Host)AMLCD，其利用ITO公用电极充当用于触笔输入的电阻层。在X或Y方向上在ITO公用电极的DC偏压之上交替地施加AC信号电压梯度。通过沿每个边采用分离的铝条电极对电场进行一定的线性化，这些铝条电极通过在2.5mm中心线上的0.25mm宽1mm长的ITO电阻器和有源区连接。在不过分功耗下为了最佳线性化调整铝的电阻率。从系留触笔电容地测量电场，并且利用对显示器上典型位置预测定的和存储在计算机里的数据确定位置。由于信号层和ITO公用电极(Kim等)或和TFT阵列中的接线(Ikede等)之间的电容耦合(即有效电容)远强于基底和人体之间的电容耦合，这些集成电路结构中的任一种都不适应于用LCD的基底测量人体某部位(例如手指或足指)的接触位置。从而，技术上存在这样的需要，即研制一种和LCD的基底集成在一起的并且适应于用该基底测量人体某部位(例如手指或足指)的接触位置的结构。利用本专利技术的原理解决上述问题以及现有技术中的有关问题。本专利技术在具有多个单元的液晶显示器中提供接触输入功能性，每个单元包括具有集成在其上面的一个公用电极的第一基底，具有集成在其上面的一个象素电极的第二基底，以及在公用电极和象素电极之间设置液晶材料。把第一导电层(信号层)和第二导电层(防护面层)集成到第一基底上并且设置在第一基底和公用电极之间。通过向信号层施加第一信号以确定接触输入部件和第一基底的接触位置。向防护面层施加第二信号，从而降低信号层和公用电极之间的电容耦合。可通过改变第一信号的振幅比例和或偏移其相位生成第二信号。替代地，可通过改变第二信号的振幅比例和/或偏移其相位生成第一信号。测量第一信号的响应以确定接触输入部件的接触位置。最好，设置在象素电极对面的信号层部分是黑色矩阵材料构成的图案层，而且防护面层是透明ITO层。备择地，设置在象素电极对面的信号层和防护层部分是由黑色矩阵材料构成的图案层。一个电阻器网络可和信号层连接，以在水平和垂直方向上线性化信号层的电阻。通过降低信号层和公用电极之间的电容耦合，防护层及其上施加的信号允许根据对源信号的实测响应确定人体部位(例如手指或足指)的接触位置。本专利技术可应用于无源矩阵显示系统和磁矩阵显示系统，在这些系统中从基底的第一侧的上方观察显示象元矩阵，并且在该基底的第二侧(即，反面)布置显示象元。附图说明图1是常规有源矩阵交叉型液晶显示部件的顶视图。图2示出图1的液晶显示部件的部分剖面图(A-A)。图3是图1的有源矩阵液晶显示部件的一个象素的原理图。图4图示说明本专利技术的接触输入功能。图5是说明本专利技术的一种实施例的图1的液晶显示部件的部分剖面图(A-A)，其中把带图案的信号层和防护面层集成到上基底24中。图6是说明本专利技术的一种实施例的图1的液晶显示部件的部分剖面图(A-A)，其中把带图案的信号层和防护面层集成到上基底24中。图7图示说明依据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示单元，包括在其上集成着公用电极的第一基底和在其上集成着象素电极的第二基底，在所述公用电极和所述象素电极之间放置液晶材料，该液晶显示单元特征在于， 集成在所述第一基底上的并放置在所述第一基底和所述公用电极之间的第一和第二导电层； 放置在所述第一和第二导电层之间的第一绝缘层； 放置在所述第二导电层和所述公用电极之间的第二绝缘薄膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊万乔治考尔干，詹姆斯莱维斯勒维纳，迈克尔阿兰施切泊特，格里高利法瑟鲁瑟尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]