，存储电容器和压电换能器210/212是相同的器件。压电换能器/存储电容器210/212包括导电下电极304，覆于导电下电极304上的压电层302，和覆于压电层302上的透明导电上电极300。压电层302可以是聚偏二氟乙烯或三氟乙烯的共聚物(PVDF-TrFE)和PVDF。然而，也可使用其它材料。
[0046]图4是图3的显示面板像素的第一变化的局部剖视图。在这方面，光器件208是在电极402和300之间插入的液晶(LC)层400。即，压电换能器/存储电容器上电极300和光器件208(LC层)的控制电极是相同的电极。在本领域中使用电极来控制LC层已为我们所熟知。
[0047]图5是更详细地描述图4的像素的示意图。像素200还包括在线路500上的启动接口(enable interface)。第一开关502具有连接到线路204上的数据接口的端子、连接到压电换能器/存储电容器透明上电极300的端子，和连接到线路500上的启动接口以选择性地启动第一开关的控制端口。仅举几个本领域技术人员已知的选项为例，第一开关502可作为单个薄膜晶体管(TFT)、多晶体管、双极性器件、微机电系统(MEMS)交叉开关或具有铁电栅极的TFT来启动。光器件被示出为电容器(Cd，示意性地表示LC层光器件，其中LC层的控制电极和存储电容器/压电换能器的透明上电极300是相同的电极。
[0048]图6是描述图3的显示面板像素的第二变化的示意图。在这方面，光器件208是发光二极管(LED)。像素200还包括在线路500上的启动接口。第一开关502具有连接到线路204上的数据接口的端子、连接到存储电容器/压电换能器透明上电极300的端子，和连接到线路500上的启动接口以选择性地启动第一开关的控制端口。第一 TFT600，或类似的器件，具有栅极、源极和漏极，该栅极连接到线路604上的第一开关502的端子。如下面附图更详细所示，TFT漏极可连接到LED驱动电压。LED 208具有连接到第一 TFT600的源极的阴极。存储电容器/压电换能器210/212的上电极300连接到线路604。
[0049]图7是描述图2的显示面板的变化的示意图。不同于图3至图6所示的示例，存储电容器和压电换能器不一定需要是相同的器件。在这方面，压电换能器212包括在下电极304和透明上电极300之间插入的压电层302。存储电容器210包括在下电极702和透明上电极704之间插入的电介质层700。存储电容器可以是常规的电容器设计。像素200还包括在线路500上的启动接口。第一开关502具有连接到线路204上的数据接口和压电换能器透明上电极300的端子、连接到线路500上的启动接口以选择性地启动第一开关的控制端口，和连接到存储电容器透明上电极704和光器件208的端子。如图所示，光器件被示出为电容器，示意性表示LC层光器件，其中LC层的控制电极和存储电容器的透明上电极是相同的电极。可选地但未示出，TFT可被加入到像素，如图6所示，并且光器件可以是LED。
[0050]图8是描述显示器另一方面的示意性框图。显示器100还可包括控制器800，该控制器800具有在线路802上的视频数据总线输出以提供视频信号。触摸信号数据总线输入在线路804上接受触摸信号，且控制信号总线输出在线路806上提供开关控制信号。另外示出了多个开关。每个开关808具有连接到相应像素200的数据端口 204的第一端子。响应于开关控制信号，第二端子选择性地可接合到在线路802上的视频数据总线输出或在线路804上的触摸信号数据总线输入。每个开关808具有连接到在线路806上的开关控制信号总线的控制信号接口。
[0051 ] 控制器800还可包括在线路810上的连接到多个像素以提供启动信号的启动总线输出。响应于在线路810-0至810-n上的启动信号，像素的数据接口被按行顺序启动。
[0052]简略地参考图1，超声发射器102可以是由夹置于两个电极之间的聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)层组成的压电换能器。通过显示器组传输的超声脉冲是处于相对高频(例如1ΜΗζ-30ΜΗζ)的短线性调频脉冲，该线性调频脉冲是通过在换能器的电极之间施加高电压信号(例如，正弦波)制成的。如图所示，发射器可定位在显示器的背面，或可选地位于背光源与LCD底板的背面之间。
[0053]每个显示像素具有用于设置液晶显示器元件的电压的存储电容器，继而控制所显示的光的强度。通过使用例如极化共聚物聚[偏二氟乙烯-三氟乙烯](PVDF-TrFE)层作为电介质放置在存储电容器的两个透明导电电极之间，触摸传感器接受器示意性被集成到每个像素中。导电电极可由铟锡氧化物(ITO)等制成。为了用于电路中的两种目的，存储电容器(视频)电压首先被设置为待显示图像所需要的电压。然后，反射的超声脉冲在压电传感器中生成电压，该电压被加到视频电压上。在下一个刷新周期中重置图像电压之前，测量存储电容器电压以确定反射的超声脉冲的影响。大的生成的触摸信号电压对应于高的反射超声能量(无触摸)。较低的生成的触摸信号电压对应于由于触摸显示器的前表面的物体的吸收而被降低的反射的超声能量。
[0054]这样，通过将压电聚合物添加到每个显示像素的存储电容器，并且添加在感测来自显示器表面的超声反射之后测量每个像素上的电压的电路，触摸传感器被简单地并入到IXD或OLED显示面板的现有电路结构中。
[0055]图9A和图9B分别是在总线线路上制造的存储电容器/压电换能器的平面图和局部剖视图。通过简单地修改常规工艺流程，可以用压电材料代替常规存储电容器电介质层。例如，与相对介电常数为3.9的S12相比，PVDF-TrFE的相对介电常数为7.5，且与介电强度为10MV/cm的S12相比，PVDF-TrFE的介电强度为0.3MV/cm。制作PVDF-TrFE超声传感器的新沉积工艺如下:
[0056]I)通过适当的蚀刻和清洗工艺制备下电极；
[0057]2)用溶解在溶剂诸如四氢呋喃(THF)或N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中的PVDF-TrFE聚合物的油墨来涂覆表面；
[0058]3)以低温诸如90摄氏度烘烤以使溶剂蒸发；
[0059]4)将所得的PVDF-TrFE膜退火至结晶。通常以130摄氏度进行一个小时；
[0060]5)在真空室内施加垂直于PVDF-TrFE膜表面的强场以使铁电畴定向。该工艺被称为极化(poling)；
[0061 ] 6)沉积并图案化用于LC像素的透明导电电极。
[0062]虽然没有明确示出，但是显然除压电电容器(存储电容器/压电换能器)以外，可以使用标准的存储电容器，以便改变视频电压与超声响应的幅度之间的比例。
[0063]图10是描述具有集成的超声触摸传感器和压电发射器的LCD显示器装配顺序的局部剖视图。一旦超声传感器制造完成，便可以正常的方式继续装配LCD显示面板。如图所示，TFT底板被结合到滤色镜模块以密封在两个模块之间的LC材料，并且偏振片附接到底板玻璃的背面。在显示器完成后，由两个透明导电电极和PVDF层形成平面超声换能器，其附接到显示器模块的后表面以传输用于检测前表面上的触摸的超声脉冲。最后，通过附接背光源模块完成显示器。应当注意，超声发射器可被并入到显示器组中的其它位置处，例如，在背光源的后面，或在附接下偏振片之前，或作为滤色镜模块的一部分。在每种情况下，存在有成本和性能之间的权衡，且在传输脉冲和感测之间的定时必须适应于超声脉冲传输时间。例如，因为发射器在背光组件上定位的位置处不需要透明，所以在该位置允许使用用于换能器的标准金属。然而，因为背光组件通常具有反射显著量的超声能量的气隙，所以发射器在较低频率处将需要更多的超声能量，这将限制分辨率并缩短电池寿命。
[0064]图11是描述用于包括压电换能器的OLED显示器的单个像素电路的示意图。显然，使用存储电容器来设置电压继而控制在像素处的光强度的其它显示技术，也可通过用压电PVDF-TrFE材料代替存储电容器中的标准电介质层的简单方式来使用该超声技术。在存储电容器上的相对于VLED的电压是对前表面触摸的压电响应，加上在超声脉冲之前设置的显示器控制电压。
[0065]图12A是具有集成于存储电容器中的压电换能器的IXD显示像素的示意图，并且图12B表示用于存储电容器/压电换能器的等效电路。相比于图23A的电路，在存储电容器中包括压电层改变了电路，使得存储电容器/压电换能器210/212可由串联连接的电压源和电容器的等效电路表示。必须设置电容器的面积和PVDF-TrFE膜的厚度以产生用于LC功能的正确的存储电容Co。这里，LC层光器件被表示为电容器。但是应理解，LC层的控制电极和存储电容器/压电换能器的上电极是相同的。在该电路中，如果超声能量被存储电容器/压电换能器吸收，那么压电层的电压源(Vs)改变在节点Vll处的电压。因此，通过将电压读取功能添加到附接于数据线路的外部电路系统，可以确定物体是否在特定像素处接触显示器表面。显然，通过在每个显示节点处将压电感测功能添加到存储电容器，其它显示技术可包含相同的用于触摸感测的策略。
[0066]图13是具有集成的超声触摸感测的LCD显示器阵列的示意性框图。该图将用于集成的超声触摸传感器的部件添加到图1中所介绍的全阵列示意图。显示面板外部的添加的部件是:
[0067]I)超声发射器，其由信号源(例如IMHz到50MHz)和驱动附接到显示面板的超声平面波换能器102的门控功率放大器1300组成。该部件通过显示器传输超声