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1、物体感测装置的制作方法专利名称：物体感测装置的制作方法技术领域：本发明总地涉及一种物体感测装置，更具体地说，涉及一种物体感测(例如，触摸感测)显示装置。背景技术：物体感测装置是一种能够感测物体的存在的装置，在某些时候确定物体在装置上的位置。越来越期望将物体感测能力整合到显示装置中，这是由于物体感测能力能够允许显示装置本身也被用作用户输入装置，而不再需要例如键盘、键区和鼠标的笨重的组件。利用物体感测显示装置，用户能够例如触摸显示器上的按钮的图像来进行选择或输入字符。 物体感测显示装置能够用于诸如自动柜员机(ATM)、移动电话/蜂窝电话和个人数字助理 (PDA)的应用中。有一些不同类型的物体感测装
2、置。电阻式触摸感测显示装置感测响应于触摸的电流变化。表面波式触摸感测显示装置感测响应于触摸的超声波变化。辐射感测式显示装置典型地包括辐射发射元件和辐射接收元件，并感测存在物体时的辐射强度与不存在物体时的辐射强度相比的辐射强度变化。虽然辐射感测式显示装置由于大的物体感测面积而具有优势，但是需要降低辐射感测式显示装置的制造成本。发明内容一方面，本发明在于一种包括波导管和支持液晶层的基底的物体感测显示装置， 其中，辐射通过全内反射穿过波导管传播。辐射发射元件沿波导管的辐射输入表面设置，辐射接收元件被设置为接收射出波导管的辐射。另一方面，本发明在于一种物体感测装置，所述物体感测装置包括波导管，通过全内
3、反射将辐射从第一端传输到第二端；辐射发射元件，位于波导管的第一端；辐射接收元件，位于波导管的第二端。波导管的不与第一端或第二端对应的边缘没有设置辐射发射元件和辐射接收元件。又一方面，本发明在于一种包括上述物体感测装置的物体感测显示装置。显示装置包括共电极，形成在波导管上；薄膜晶体管阵列基底，形成有设置在共电极上的像素电极，并且在像素电极和共电极之间具有液晶层。又一方面，本发明在于一种包含用于执行确定物体在-y平面中的表面上的位置的方法的指令的计算机可读介质。该方法需要获得与在沿X方向的不同的点处的辐射强度相关的数据，并利用沿X方向的强度变化的比率来确定物体的y坐标。沿X方向的最小强度的点被用于
4、确定物体的坐标。图1是根据本发明的一个实施例的物体感测显示装置的剖视图。图2是物体感测显示装置的透视图。图3是能够用于显示装置的物体感测装置的俯视图。图4示出了当物体在物体感测装置的位置A时的作为的函数的辐射强度。图5示出了当物体在物体感测装置的位置B时的作为的函数的辐射强度。图6示出了在三种情况下的作为的函数的辐射强度当物体在物体感测装置的位置C时，当物体在物体感测装置的位置D时以及当物体在物体感测装置的位置E时。图7和图8示出了在多个物体同时在物体感测装置上的“多点触摸”情况下的作为X的函数的辐射强度。图9至图12、图14、图15和图17示出了物体感测显示装置的不同实施例。图13是在示例性
5、物体感测显示装置中的波导管的俯视图。图16是通过薄膜晶体管制造工艺在波导管上形成的辐射接收元件的剖视图。图17是物体感测显示装置的实施例的剖视图。图18是物体感测显示装置的实施例的剖视图。具体实施例方式如在这里使用的，第一元件“支持”第二元件表示第一元件起着这样的作用，即，保持第二元件在其位置使得去掉第一元件会导致第二元件分离、跌落、泄漏或以另外的方式被替换。图1是根据本发明第一实施例的物体感测显示装置10的剖视图。如所示，物体感测显示装置10包括波导管100和支持液晶层200的薄膜晶体管(TFT)基底300。波导管 100在辐射输入表面103接收辐射，辐射输入表面103光学地结合到辐射发射元
6、件110。接收的辐射穿过波导管100传播(如箭头101所示)并到达设置在波导管100的另一侧上的辐射接收元件120。上偏振器401和下偏振器402分别设置在波导管100和TFT基底300 的最外侧表面上。辅助层130形成在波导管10的内表面上以减少辐射泄漏。滤色器层301 和光阻挡构件302形成在TFT基底300上。图1中示出的类型的液晶显示器的操作原理是公知的。TFT基底300包括连接栅极、源极、漏极、存储电极和像素电极(均未示出)的电路。像素电极可形成在滤色器301 和光阻挡构件302上。共电极Q70)形成在辅助层130上。当电压施加到像素电极时，在像素电极和共电极之间的液晶层中形成电场，
7、改变液晶取向并影响穿过液晶层200的光的透射。位于波导管100附近的用户观看到由于光的透射而产生的图像。用户可通过用物体 600(例如，用户的手指、笔、触针(stylus)触摸图像的特定部分来将信息输入到物体感测显示装置10。由辐射发射元件110发射的辐射(可以是红外辐射)通过全内反射穿过波导管 100传播。辅助层130包括具有低折射率的材料以帮助辐射停留在波导管100中。当物体 600在波导管100的外表面上(例如，触摸表面)时，会导致辐射被散射，从而阻止了全内反射并导致了一些辐射被散射开并脱离波导管100。图1中示出了被散射的辐射102。当在显示装置10的表面上不存在物体时，辐射接收元件1
8、20接收辐射发射元件 110发射的基线水平的辐射。当存在物体600时，被阻止的全内反射导致一些辐射在到达辐射接收元件120之前脱离波导管100，从而降低了到达辐射接收元件120的辐射的水平。如将在下面更详细地解释的，辐射接收元件120利用辐射水平降低的量来确定物体600的存在和位置。与液晶显示器具有两个基底并将波导管添加到双面板液晶显示器来给予物体感测能力的显示装置相比，图1的实施例更薄、更轻、并且制造更便宜，这是由于少使用了一个基底。在图1的实施例中，波导管100起着两种作用一种作用是作为用于物体检测的波导管，另一种作用是作为支持液晶层200的液晶显示面板。图2是物体感测显示装置10的透视图
9、。沿波导管100的辐射输入表面103设置的辐射发射元件110可以是安装在PCB上的一系列红外发光二极管(LED)或灯。发射的辐射的波长可以在大约850nm和大约980nm之间。优选地，辐射发射元件110与辐射输入表面103接触，使得辐射发射元件110与波导管100之间没有空气间隙。波导管100由折射率比空气的折射率高的材料制成，例如由各种有机材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，折射率=1. 49)和玻璃中的一种制成。波导管100的厚度可以是大约0. Imm-lOmm。辐射接收元件120可以是安装在另一 PCB上的一系列红外感光光电二极管、电荷耦合器件(CCD)、 光电晶体管、图像照相机等。计
10、算机结合到支撑辐射接收元件120的PCB，以接收由每个辐射接收元件120感测的辐射量，并确定物体600的位置(见图1)。图3是物体感测显示装置10的物体感测部分的俯视图。通常，辐射发射元件110 的数量等于辐射接收元件120的数量。更具体地说，辐射发射元件110a、110b、110c等与辐射接收元件120a、120b、120c等对应。正常情况下，当未检测到物体时，以大约60Hz的频率逐行地扫描发射器-接收器对。例如，从波导管100的一端到另一端，将导通辐射发射元件IlOa和辐射接收元件120a，然后将导通辐射发射元件IlOb和辐射接收元件120b，然后是辐射发射元件IlOc和辐射接收元件120
11、c等。当在正常扫描期间存在物体时，辐射接收元件120之一(其将称作辐射接收元件120i)接收降低了水平的辐射。这种低于基线 (sub-baseline)辐射水平的检测触发辐射接收元件120i周围的一组辐射接收元件120同时导通。可基于哪些辐射接收元件120落在临界角内来确定辐射接收元件120i的导通的特定“组”。辐射在/2处处于峰值强度，并在所述角的最外限处下降至峰值强度的大约 50%。在一些实施例中，所述“组”可以是全部的辐射接收元件120。在其他实施例中，同时导通的“组”可以是在辐射接收元件120i的左侧和右侧的预定数量的辐射接收元件120。 本发明不限于哪些以及多少个辐射接收元件120响
12、应物体存在的初始检测而导通。图4至图8示出了利用来自辐射接收元件120的信号确定物体的位置的方法。如上所述，当检测到物体的存在时，在辐射接收元件120i周围的一组辐射接收元件120导通以获得辐射强度的“轮廓”。在图4至图8中，辐射接收元件120所排列的方向称作方向。 从辐射接收元件120到对应的辐射发射元件110的方向称作y方向。由图3至图8示出的实施例和方法不限于用于显示装置或液晶显示器，并且它们可适用于整合了物体感测能力的非显示器的应用。没有显示部分的物体感测装置可包括波导管100、辐射发射元件110、辐射接收元件120和用于执行位置确定的计算机。图4示出了当物体在物体感测装置的位置A时的
13、作为的函数的辐射强度。图中的平坦部分表示基线强度，即，当不存在物体时由辐射接收元件120检测到的辐射强度。当物体在位置A时，由于物体几乎完全阻挡了辐射到达在位置X1的辐射接收元件UO1，所以在位置X1的辐射接收元件UO1接收最少量的辐射。由于辐射的散布(spread)效果(见图3)，在辐射接收元件120i周围的辐射接收元件120产生如图4所示的在X1处具有抛物线的驻点(其坡度(slope) =0)的抛物线形的强度轮廓。离辐射接收元件UO1较远的辐射接收元件120受到物体的存在的影响比离辐射接收元件UO1较近的辐射接收元件120受到物体的存在的影响小。通过查找抛物线的驻点，可确定物体的坐标。图5
14、示出了当物体在物体感测装置的位置B时的作为的函数的辐射强度。位置 B具有与图4的位置AWy坐标相同的y坐标，而在方向移位。辐射接收元件1202检测最低水平的辐射，抛物线的驻点在&处。图6示出了在三种情况下的作为的函数的辐射强度当物体在物体感测装置的位置C时，当物体在物体感测装置的位置D时以及当物体在物体感测装置的位置E时。三个位置均在相同的坐标处而具有不同的y坐标。如所示，这三个位置产生具有在沿方向的同一点处的驻点的抛物线。然而，抛物线的坡度根据y坐标而不同。由于辐射以图3中示出的方式散布的事实，所以较接近辐射发射元件110的物体阻挡辐射锥面的总宽度的更多部分。然而，由于辐射在经过物体
15、之后并且在到达辐射接收元件120之前要传播散布较长的距离，因此，驻点处的强度不像物体更接近辐射接收元件120的情况下那么低。因此， 物体越接近辐射发射元件110，则抛物线的“倾角(dip)”将越浅，并且坡度将平缓。在较接近辐射接收元件120的位置E的情况下，抛物线的驻点处于比位置C或D的强度低的强度， 并且抛物线的坡度也更陡。图7和图8示出了多个物体同时在物体感测装置上的“多点触摸”情况。在图7的情况下，有两个物体，一个在位置F，另一个在位置G。由于这两个位置具有不同的坐标和 y坐标，所以两条抛物线具有在沿方向的不同点处的驻点，并且它们的坡度也不同。当具有像这样的多条抛物线时，确定物体位置的计
16、算机如所示出的那样将抛物线分开，以确定每个物体的坐标和y坐标。图8示出了两个物体在相同的坐标处因而产生叠加抛物线的“多点触摸”情况。 在这种情况下，两条抛物线具有在相同的X坐标处的驻点，但具有不同的坡度。由于较接近辐射发射元件110的物体将比离辐射发射元件110较远的物体产生更宽的抛物线，所以叠加的抛物线将显示出两个不同的坡度。基于所述两个不同的坡度，确定物体位置的计算机将使两条抛物线分开。利用所述两条抛物线，能够确定两个物体的X坐标和y坐标。图9至图17示出了物体感测显示装置10的不同的实施例。图9、图10和图11示出了如图1的实施例中一样的实施例，在这些实施例中，辐射接收元件120从辐射发射元件 110横跨波导管100而设置。在这些实施例中，辐射接收元件120检测通过波导管100全内反射的辐射的量。参照图4至图8描述的检测物体位置的方法可应用于图9、图10和图11 的实施例。图9是物体感测显示装置10的第二实施例的剖视图。除了滤色器层301和光阻挡构件302形成在波导管100上而不是形成在TFT基
