可编程有源电极矩阵制造技术

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。

Programmable active electrode matrix

The electrode array device has an integrated programming circuit in the unit cell for stably connecting each electrode element of the unit cell to one or more control signal lines. The array of unit cells is arranged in a two-dimensional array of rows and columns. Each unit unit unit includes: a single electrode element electrically connected to at least one functional line; and a programming circuit integrated into the unit unit and operable to place the unit unit in a plurality of connection states corresponding to different states of electrical connection or disconnection with at least one functional line. The unit unit can be individually selected to program and operate in one of the plurality of connection states. The programming circuit includes a storage element and an electronic switch which can be operated to place the unit unit unit in a different connection state.

【技术实现步骤摘要】
可编程有源电极矩阵
本专利技术涉及包括电极阵列，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。
技术介绍
主要结合在触摸面板中的示例性使用来描述本专利技术。应当理解，本专利技术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
技术介绍
，而本专利技术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3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极阵列装置，包括：/n以行和列的二维阵列排列的单位单元的阵列；/n其中每个单位单元包括：/n单独电极元件，其可电连接到至少一条功能线；和/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
20180514 US 15/978,3061.一种电极阵列装置，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：迭戈·加拉多，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP