專利名稱：交互式顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交互式顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個帶有多個圖像單元和具有用于把驅(qū)動電壓經(jīng)由薄膜晶體管施加到所述圖像單元的顯示器件的裝置。
本發(fā)明還涉及顯示器件和用于這樣的交互式顯示系統(tǒng)的輸入裝置。顯示器件例如是(有源矩陣)液晶顯示器件(AMLCD)。液晶顯示器件在計算機工業(yè)和在從移動電話和價格標(biāo)簽一直到掌上電腦和組織器等手持式設(shè)備中已經(jīng)找到了廣泛的應(yīng)用。觸摸敏感的顯示器件通常使用設(shè)在顯示設(shè)備的正面的觸摸敏感屏。另外，與諸如觸筆(stylus)那樣的觸摸器件的組合也找到了廣泛的應(yīng)用，同時也感覺到有這樣的需要，即經(jīng)由顯示屏提供輸入方式。在技術(shù)上已提出了由手指直接觸摸而不用觸筆。
使用在顯示設(shè)備的正面的觸摸敏感屏通常大大地增加觸摸敏感的顯示器件的成本。而且，這樣的額外的屏在液晶顯示器件的情形下，會減小對比度、視角和亮度。再者，指印會留在屏幕上，這進(jìn)一步減小要被顯示的圖像的可觀看性。
本發(fā)明的一個目的是至少部分克服上述的問題。為此，按照本發(fā)明的交互式顯示系統(tǒng)還包括能夠提供電磁輻射的輸入裝置，顯示器件包括分層圖案，該分層圖案把所述電磁輻射有選擇地傳送到薄膜晶體管(TFT)的半導(dǎo)體層。
與通過引入光遮蔽來克服TFT-矩陣中的薄膜晶體管的光敏感性的缺點這種通常的實踐完全相反，現(xiàn)在以受控制的方式來利用這種光敏感性，這是例如通過在薄膜晶體管的區(qū)域上提供開孔或通過在薄膜晶體管的區(qū)域上制作對于給定范圍的波長不透光的圖案來達(dá)到的。
例如激光指點器(pointer)的輸入裝置可被編程或可以用手移動，以生成不同種類的圖案，例如，圓圈、十字、箭頭等等，這些圖案相應(yīng)于要由設(shè)備執(zhí)行的某些功能(變焦、復(fù)位、分頁)，而不用觸及該設(shè)備。
本發(fā)明的幾個實施例可被使用于任何給定的尺寸的AMLCD器件或其它有源器件。在諸如例如在組織器、移動電話、掌上電腦中出現(xiàn)的那些小尺寸的顯示器件中，使用光筆相對于使用觸摸屏的優(yōu)點為AMLCD屏幕保持沒有手印，可觀看性增強。
由于不必添加觸摸敏感屏，顯示器件具有改進(jìn)的對比度、視角、和亮度特性。而且，節(jié)省了購買和安裝觸摸屏的成本。
照明器件(背光或側(cè)光)可以以較低的功率電平工作，節(jié)省寶貴的電池功率。
集成到現(xiàn)有的AMLCD板是直截了當(dāng)?shù)?，只有非工作的蓋板需要修改，因此，可預(yù)期在短時間內(nèi)推向市場。
在諸如例如在PC和筆記本電腦中見到的那種中等體積的顯示器件中，進(jìn)一步的優(yōu)點例如是取代鼠標(biāo)、觸摸板、和鍵盤中的一個或多個的可能性，因為可以用傳統(tǒng)的手寫方式可來輸入數(shù)據(jù)。
使用熟知的用于執(zhí)行給定的圖標(biāo)功能的雙擊功能的可能性得以保持。也就是，類似于雙擊功能的雙擊(激光)光脈沖特性可以在使用安裝在(激光)光筆上的開關(guān)時方便地啟用。
在臺式計算機上，(激光)光筆可以有助于阻止RSI。
在諸如LCDTV或其它大屏幕中使用的那種大尺寸的顯示器件中，本發(fā)明的優(yōu)點為在非常大的尺寸下可以避免那些不想要的屏幕觸摸。(激光)光筆能夠借助于光來“觸及”屏幕。
使用軟件驅(qū)動的對光寫入的圖案的識別，光筆可用作為遙控器。
類似于計算機控制那樣的特性(通常例如變焦功能和功能按鈕)的實施方案可被附加到通常只具有顯示功能的屏幕上。
優(yōu)選地，可以使用個性化的(激光)光筆。這不單為按照本發(fā)明的顯示設(shè)備的任何可能的應(yīng)用增加了保密性，而且也避免受到第三方對屏幕上呈現(xiàn)的信息的不想要的擾亂/干擾。
通過參考此后作為例子描述的非限制性實施例將明白和將闡述本發(fā)明的這些和其它方面。
在圖上

圖1示意地顯示按照本發(fā)明的(液晶)顯示器件，圖2顯示(液晶)顯示器件的一部分的截面，而同時圖3顯示在按照圖1的顯示器件中使用的晶體管的特性，以及圖4顯示按照本發(fā)明的顯示器件的平面圖。
這些圖是示意的以及不是按比例畫的。相應(yīng)的元件通常用相同的標(biāo)注數(shù)字表示。
圖1是其中可應(yīng)用本發(fā)明的(顯示)器件的一部分的等效電路圖。在一個可能的實施例中它包括在行或選擇電極7與列或數(shù)據(jù)電極6的交點的區(qū)域中各圖像單元或像素8的矩陣。行電極借助于行驅(qū)動器4被接連地選擇，而列電極經(jīng)由數(shù)據(jù)寄存器5被提供以數(shù)據(jù)。為此，進(jìn)入的數(shù)據(jù)2在如有必要時首先在處理器3中被處理。在行驅(qū)動器4與數(shù)據(jù)寄存器5之間的互相同步經(jīng)由驅(qū)動線9實施。
來自行驅(qū)動器4的信號經(jīng)由薄膜晶體管(TFT)10選擇圖像電極，這些薄膜晶體管的柵極被電連接到行電極7而源極被電連接到列電極。出現(xiàn)于列電極6的信號經(jīng)由TFT傳送到被耦合到漏極的像素8的圖像電極上。另外各圖像電極例如被連接到一個或多個公共計數(shù)電極。在圖1上，僅僅畫出5個薄膜晶體管(TFT)10，只是作為例子。數(shù)據(jù)寄存器5還包含開關(guān)11，通過該開關(guān)，或者進(jìn)入的數(shù)據(jù)可被傳送到列電極6(在位置11a)，或者可以在傳感階段期間感知TFT10的狀態(tài)(開關(guān)11處在位置11b)，正如在后面解釋的。
圖2顯示具有底部基片20和上部基片30的液晶顯示器件的一部分的截面。觸摸敏感的液晶器件具有在底部基片20上的圖像電極21和在另外那個基片30上的圖像電極31。TFT10在底部基片20上實現(xiàn)以及(在本例中)以通常已知的方式包括非晶硅層22、通過絕緣層(柵極介質(zhì))27而與硅層22隔離的柵極23、以及源極和漏極24，25，它們使列電極互聯(lián)到圖像電極21(取決于柵極電壓)。
上部基片30還包括濾色層32和所謂的黑色矩陣層33。(顯示)器件1還包括輸入裝置12，在下面將進(jìn)一步討論。
TFT10是包含源極，漏極和柵極的三端器件，見圖3(a)。如果把適當(dāng)?shù)碾妷杭拥絋FT的柵極23，則可以激勵電荷載流子流，正如在圖3(a)上用電流源40示意地表示的。
如果正電壓加到TFT的柵極，則電子被積聚在剛好處在柵極下面的半導(dǎo)體材料中。積聚的電子形成穿過半導(dǎo)體的導(dǎo)電通道。在一側(cè)，半導(dǎo)體可被連接到源極，源極例如可被連接到列電極。在另一側(cè)，半導(dǎo)體可被連接到漏極。在漏極與像素串聯(lián)連接并連接到公共地以及在半導(dǎo)體層中存在導(dǎo)電通道的情形下，電荷可以從源極流動到漏極。因此，可以驅(qū)動單獨一個像素。在關(guān)斷的情形下，負(fù)電壓加到柵極。因此，源極處存在的電荷與漏極處存在的電荷互相隔離，從而在像素處的信息被保持。TFT10的這種正常功能由圖3(b)上的它的ID-VGD曲線作為連續(xù)的線a被給出。
諸如多晶硅、非晶硅、或有機半導(dǎo)體那樣的半導(dǎo)體材料的另一個特性是光電現(xiàn)象，這意味著，當(dāng)它暴露在光線下時，在材料內(nèi)生成電子-空穴對。這在TFT中引起光感應(yīng)泄漏電流，它在關(guān)斷狀態(tài)下是明顯可看見的，這在圖3(b)上以虛線b給出。所以，在傳統(tǒng)的液晶器件中的TFT10例如借助于黑色矩陣層33，34使它免受任何入射光(可能是環(huán)境光，也可能是由液晶器件的背光源或前光源故意發(fā)射的光)的照射(圖2)。另外，TFT的半導(dǎo)體層通常被選擇成盡可能薄，以使得會造成TFT不能正常工作的不想要的光感應(yīng)電流的生成最小化。
按照本發(fā)明，以前描述的半導(dǎo)體材料的光電特性通過使得TFT10對于(特定的)外部光敏感而有意地用于TFT板的應(yīng)用上。這可以通過例如在黑色矩陣層33中制作開孔34(針孔)(圖2)，或通過用另一種被做成對于給定的波長為不透明的材料代替黑色矩陣材料而完成。對于黑色矩陣材料，可以使用金屬，但也可以使用PEDOT材料。
在黑色矩陣層中的開孔34(針孔)的情形下，來自激光指點器12的(聚焦的)(激光)光束可以局部地照射給定的TFT。因此，存儲在與所述相關(guān)TFT的顯示單元有關(guān)的電容器的電荷往源極和/或柵極泄漏。同時，在照射時生成電子-空穴對。因為電荷存儲在電容器上，電子和空穴被分開，湮滅了存儲在電容器板上的正負(fù)號相反的電荷。因此，在照射時電容器上的電壓下降。在下一個寫入周期期間，在寫入新的信息之前感知這個電壓下降時(開關(guān)11處在位置11b)，有可能將故意照射的像素和未照射的像素區(qū)分開。
感知的信息被存儲在處理器3，以及通過使用專用軟件可以把功能指定給檢測到的被照射的像素的圖案。檢測可以通過把傳感放大器合并到數(shù)據(jù)寄存器5中或在所述處理器3中而被完成。在使用專用軟件時，可以將功能指定給檢測到的圖案。例如，被照射的圖像單元(像素)的(填充了的)圓圈37(見圖4)，可被解釋為在(激光)照射的圓圈內(nèi)的內(nèi)容在尺寸上應(yīng)該被放大，即，引入非接觸和遠(yuǎn)程變焦功能。另一方面，來自激光指點器12的圖案可以這樣的方式被加密，使得顯示器僅僅在與提供某些圖案的激光指點器的相組合時才起作用。
另一個圖案可以是十字形38。十字形可被解譯為復(fù)位命令，即，變焦功能或任何其它指定的功能被關(guān)斷。將會看到，可以用這種方式來實現(xiàn)許多其它圖案和許多其它功能。
在再一個實施例中，黑色矩陣層33由只對給定的波長范圍(例如，1300-1500nm)的輻射是不透明的材料制成。優(yōu)選地，使用經(jīng)常存在于器件中的、用于彩色掩膜的紅色或綠色部分的材料。這樣的不透明層的優(yōu)點是，TFT的光敏感區(qū)域被放大，同時TFT對于非垂直入射的光也變得更敏感。這對于更大尺寸的顯示器可能是重要的。
本發(fā)明的保護范圍不限于所描述的實施例，而本發(fā)明也可以應(yīng)用于其它顯示器件，例如(O)LED顯示器。
在使用人眼不可見的光源來照射TFT(不透明的薄膜)的情形下附加第二光源作為對于眼睛的引導(dǎo)(借助于可見光源)，可以是進(jìn)一步有用的。激光器工作在1300-1500nm范圍的情形下，這可以是倍頻器。
雖然在圖3的例子中顯示了所謂的TFT10的底層?xùn)艠O配置，但將會看到，本發(fā)明也可以應(yīng)用于頂層?xùn)艠O配置。輻射敏感性現(xiàn)在是通過調(diào)整TFT結(jié)構(gòu)以使得它成為光敏感的(例如，通過給圖2的柵極23(它現(xiàn)在事實上位于半導(dǎo)體層的頂層)提供孔徑36或通過使用一個全I(xiàn)TO柵極)而達(dá)到的。
本發(fā)明在于每個新穎的特征特性和各個特征特性的組合。在權(quán)利要求中的標(biāo)注數(shù)字不限制它們的保護范圍。動詞“包括”及其派生字的使用不排除與權(quán)利要求中闡述的單元不同的單元的存在。在單元前面使用冠詞“一個”不排除多個這樣的單元的存在。
權(quán)利要求
1.一種交互式顯示系統(tǒng)，包括至少一個帶有多個圖像單元(8)以及具有經(jīng)由薄膜晶體管(10)把驅(qū)動電壓加到所述圖像單元的裝置(3，4，5)的顯示器件(1)，交互式顯示系統(tǒng)還包括能夠提供電磁輻射的輸入裝置(12)，顯示器件包括分層圖案(23，33)，分層圖案有選擇地把所述電磁輻射傳遞到薄膜晶體管(10)的半導(dǎo)體層(22)。
2.按照權(quán)利要求1的交互式顯示系統(tǒng)，其中分層圖案(23，33)包括在薄膜晶體管的區(qū)域上的開孔(34，36)。
3.按照權(quán)利要求1的交互式顯示系統(tǒng)，其中分層圖案(23，33)在薄膜晶體管(10)的區(qū)域上對于給定的波長范圍是不透明的，輸入裝置能夠提供基本上在所述波長范圍內(nèi)的電磁輻射。
4.按照權(quán)利要求2或3的交互式顯示系統(tǒng)，其中分層圖案包括薄膜晶體管的柵極(23)或黑色矩陣(33)。
5.按照權(quán)利要求2或3的交互式顯示系統(tǒng)，還包括用于檢測被照射的薄膜晶體管的圖案的裝置(3，11)。
6.顯示器件(1)，帶有多個圖像單元(2)和具有用于經(jīng)由薄膜晶體管(10)把驅(qū)動電壓加到所述圖像單元的裝置(3，4，5)，該顯示器件包括分層圖案(23，33)，該分層圖案有選擇地把所述電磁輻射傳遞到薄膜晶體管(10)的半導(dǎo)體層(22)。
7.按照權(quán)利要求6的顯示器件，其中分層圖案(23，33)包括處在薄膜晶體管區(qū)域上的開孔(34，36)。
8.按照權(quán)利要求6的顯示器件，其中分層圖案(23，33)在薄膜晶體管(10)的區(qū)域上對于給定的波長范圍是不透明的，輸入裝置能夠提供基本上在所述波長范圍內(nèi)的電磁輻射。
9.按照權(quán)利要求7或8的顯示器件，其中分層圖案包括薄膜晶體管的柵極(23)或黑色矩陣(33)。
10.用于按照權(quán)利要求1的交互式顯示系統(tǒng)的輸入裝置(12)，該輸入裝置(12)能夠提供聚焦的電磁輻射的圖案。
11.按照權(quán)利要求12的輸入裝置具有加密特性。
全文摘要
在顯示器件(1)內(nèi)的TFT(10)例如通過在所謂的黑色矩陣層(33)上制作針孔(34)而被有意地做成對來自外部光源的輻射是敏感的?？缭较袼?8)或相關(guān)的電容器上的電壓在照射時下降。在剛好在下一個刷新周期期間刷新像素內(nèi)容之前感知這個電壓下降，有可能把有意地照射的像素(8)或像素圖案(37，38)與未照射的像素(8)區(qū)分開。
文檔編號G09G3/36GK1751284SQ200480004114
公開日2006年3月22日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月13日
發(fā)明者M·H·W·M·范德登, A·吉拉多, H·E·A·休特馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司