CN102650916B - 集成触摸传感器的显示设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：在基板上形成为彼此交叉的栅线和数据线、形成在所述栅线和数据线之间的交叉处的多个像素电极、和形成为通过设置在公共电极与所述多个像素电极之间的绝缘膜与所述多个像素电极重叠的公共电极，其中所述公共电极包括至少两个触摸电极，每个触摸电极都与信号线中的至少一条连接，所述信号线布置在第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向中的一个方向上。

Description

集成触摸传感器的显示设备
本申请要求2011年2月25日提交的韩国专利申请10-2011-0017181和2011年8月4日提交的韩国专利申请10-2011-0077644的优先权，在此援引上述专利申请作为参考。
技术领域
本发明涉及一种显示设备，尤其涉及一种集成触摸传感器的显示设备。
背景技术
触摸传感器是一种安装在诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光设备(ELD)、电泳显示器(EPD)等视频显示设备上的输入单元。当视频显示设备显示图像时，用户可通过按压或触摸来接触视频显示设备上的触摸面板，以通过安装在视频显示设备中的触摸传感器输入预定的选择信息。
如上所述用于显示设备的触摸传感器根据其结构可大致分为附加(add-on)型、盒上(on-cell)型和集成型。在附加型触摸传感器的情形中，分别在单独工艺中制造了显示设备和触摸传感器之后，将制造的触摸传感器附接在显示设备的顶板上。在盒上型触摸传感器的情形中，在显示设备上的顶玻璃基板表面上直接形成组成触摸传感器的组件。在集成型触摸传感器的情形中，触摸传感器内嵌在显示设备中，从而获得较薄的显示设备并提高耐用性。
然而，附加型触摸传感器具有如下缺点，即因为触摸传感器以完整形成的产品的形式设置于显示设备上，所以具有这种触摸传感器的显示设备变厚，而且显示设备的亮度易于变低，这降低了显示设备的可视性。此外，因为在显示设备的顶表面上形成单独的触摸传感器，所以具有盒上型触摸传感器的显示设备比具有附加型触摸传感器的显示设备相对较薄。然而，具有盒上型触摸传感器的显示设备具有如下缺点，即显示设备的总厚度变厚，而且由于组成触摸传感器的驱动电极层和感测电极层、以及用于使所述电极层绝缘的绝缘膜的缘故，不仅显示设备的工艺数目，而且其制造成本都相对较高。
另一方面，集成型触摸传感器具有如下优点，即它们可大致实现较薄的显示设备并提高耐用性，因而克服了具有附加型和盒上型触摸传感器的显示设备的缺点。集成型触摸传感器包括光学型、静电电容型等。
在光学型触摸传感器的情形中，在显示设备的薄膜晶体管基板阵列上形成光学感测层。使用来自背光单元的光或红外线，通过在物体上反射的光可识别出触摸光学感测层的物体。光学型触摸传感器在暗环境下可正常安全的操作，当环境光比反射自物体的光更亮时，环境光就充当了噪声。例如，反射自物体的光具有非常低的亮度，从而即使在稍微明亮的环境下，也会产生触摸识别错误。尤其是，在非常亮的日光下，不能正常进行光学型触摸传感器的触摸识别。
静电电容型触摸传感器包括自电容型和互电容型。在互电容型的情形中，用于显示的公共电极被分为驱动电极区域和感测电极区域，在驱动电极区域与感测电极区域之间形成互电容，从而可测量在触摸时产生的互电容变化，以根据测量值识别触摸操作。
然而，互电容型触摸传感器具有如下缺点，即因为触摸识别时产生的互电容非常小，同时栅线与数据线之间的寄生电容相对非常大，所以很难精确识别触摸点。栅线和数据线是显示设备的组成元件。
此外，因为应当在公共电极上形成用于触摸驱动的多条触摸驱动线和用于触摸感测的多条触摸感测线以获得多点触摸识别，所以互电容型触摸传感器需要非常复杂的电路配线结构。
因此，需要一种可解决上述现有触摸传感器问题的新型的集成触摸传感器的显示设备。
发明内容
本发明提供了一种集成触摸传感器的显示设备，其中用于识别触摸的触摸感测元件还可用作显示设备的组成元件，因而使显示设备的厚度减小并可提高耐用性；以及提供了一种集成触摸传感器的显示设备，其中用于识别触摸的信号线和数据线彼此重叠，因而可提高显示设备的孔径比。
本发明的一个实施方式提供了一种集成触摸传感器的显示设备，其中用于识别触摸的触摸感测元件还可用作显示设备的组成元件，因而可减小显示设备的厚度并提高耐用性。本发明的一个实施方式提供了一种集成触摸传感器的显示设备，其中用于识别触摸的信号线与数据线重叠，因而可提高孔径比。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：在基板上形成为彼此交叉的栅线和数据线、形成在所述栅线和数据线的交叉处的多个像素电极、形成为与所述多个像素电极重叠的公共电极，在所述公共电极与所述多个像素电极之间夹有绝缘膜，其中所述公共电极包括两个或更多个触摸电极，每个触摸电极都与至少一条信号线连接，所述信号线布置在第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向中的任意一个方向上。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：形成在基板上的栅线、形成为与所述栅线隔开并与所述栅线平行的信号线、形成在其上形成有所述栅线和所述信号线的所述基板的表面上的栅绝缘膜、形成在所述栅绝缘膜上并与所述栅线交叉的数据线、形成在所述栅绝缘膜上并具有与所述数据线连接的源电极的薄膜晶体管(TFT)、形成在所述栅绝缘膜上并与所述TFT的漏电极连接的像素电极、形成在其上形成有所述数据线、所述TFT和所述像素电极的所述栅绝缘膜上且形成在所述栅线与所述数据线的交叉处的层间绝缘膜、以及形成在所述层间绝缘膜上并通过形成在所述层间绝缘膜中的接触孔与所述信号线连接的公共电极，其中所述公共电极包括两个或更多个触摸电极，且每个触摸电极都与所述信号线连接。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：形成在基板上的栅线、形成在其上形成有所述栅线的所述基板的表面上的栅绝缘膜、形成在所述栅绝缘膜上并与所述栅线交叉的数据线、形成为与所述数据线隔开并与所述数据线平行的信号线、形成在所述栅绝缘膜上并具有与所述数据线连接的源电极的薄膜晶体管(TFT)、形成在所述栅绝缘膜上且与所述TFT的漏电极连接并形成在所述栅线与所述数据线的交叉处的像素电极、形成在其上形成有所述数据线、所述TFT和所述像素电极的所述栅绝缘膜上的层间绝缘膜、和形成在所述层间绝缘膜上并通过形成在所述层间绝缘膜中的接触孔与所述信号线连接的公共电极，其中所述公共电极包括两个或更多个触摸电极，每个触摸电极都与所述信号线连接。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：在基板上彼此交叉以形成像素区域的栅线和数据线、形成在所述像素区域处的多个像素电极、形成为与所述多个像素电极重叠的公共电极，在所述公共电极与所述像素电极之间夹有绝缘膜，所述公共电极包括两个或更多个触摸电极、和分别与所述触摸电极连接并与所述数据线重叠的一条或多条信号线。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种集成触摸传感器的显示设备，包括：形成在基板上的栅线、形成在其上形成有所述栅线的所述基板的前表面上的栅绝缘膜、形成在所述栅绝缘膜上并与所述栅线交叉的数据线、形成在所述栅绝缘膜上并具有与所述数据线连接的源电极的薄膜晶体管(TFT)、形成在所述栅绝缘膜上且与所述TFT的漏电极连接并形成在所述栅线与所述数据线的交叉处的像素电极、形成在其上形成有所述数据线、所述TFT和所述像素电极的所述栅绝缘膜上的层间绝缘膜、形成在所述层间绝缘膜上并与所述数据线重叠的信号线、形成在其上形成有所述信号线的所述层间绝缘膜上的钝化膜、和形成在所述钝化膜上并通过形成在所述钝化膜中的通孔与所述信号线连接的公共电极，其中所述公共电极包括两个或更多个触摸电极，每个触摸电极都与所述信号线连接。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示意性图解根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备的示图；
图2是示意性图解图1中所示的显示面板的透视图；
图3是示意性图解在根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)、像素电极和电路配线图案之间的关系的示图；
图4是示意性图解在根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与像素电极之间的布置关系的一个例子的示图；
图5A是图解在根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的一个例子的示图；
图5B是图解在根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图；
图6A是图解在根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的一个例子的示图；
图6B是图解在根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图；
图7A是图解根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图；
图7B是沿图7A中所示的线I-I’和线II-II’的剖面图；
图8A是图解根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图；
图8B是沿图8A中所示的线III-III’和线IV-IV’的剖面图；
图9A是图解在根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的一个例子的示图；
图9B是图解在根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图；
图10A是图解根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图；
图10B是沿图10A中所示的线V-V’和线VI-VI’的剖面图；
图11是图解根据数据线是否与信号线重叠，对于每一分辨率测量的透射率损耗的曲线图；
图12是图解在根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备中的60Hz时分驱动的示图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了实施方式的一些例子。
将参照图1到4详细描述根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备。图1是示意性图解根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备的示图，图2是示意性图解图1中所示的显示设备的显示面板的透视图，图3是示意性图解在根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)、像素电极和电路配线图案之间的关系的示图，图4是示意性图解在根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与像素电极之间的布置关系的一个例子的示图。
之后，将更详细地描述根据实施方式的集成触摸传感器的液晶显示设备。
参照图1和2，根据本发明实施方式的集成触摸传感器的液晶显示设备包括液晶面板LCP、主控制器100、时序控制器101、数据驱动单元102、栅极驱动单元103、电源单元105和触摸识别处理器107。
液晶面板LCP包括滤色器阵列CFA和薄膜晶体管阵列TFTA以及设置于滤色器阵列CFA和薄膜晶体管阵列TFTA之间的液晶层。
薄膜晶体管阵列TFTA包括在第一基板SUBS1上在第一方向(例如x方向)上彼此平行布置的多条栅线G1，G2，G3，…Gm-1和Gm、在第二方向(例如y方向)上彼此平行布置且与多条栅线G1，G2，G3，…Gm-1和Gm交叉的数据线D1，D2，D3，…Dn-1和Dn、形成在栅线G1，G2，G3，…Gm-1和Gm与数据线D1，D2，D3，…Dn-1和Dn彼此交叉的区域处的薄膜晶体管TFT、用于给液晶盒充入数据电压的多个像素电极P、和与多个像素电极P相对的公共电极。
滤色器阵列CFA包括形成在第二基板SUBS2上的黑矩阵和滤色器。偏振器POL1和POL2分别粘附在液晶面板LCP的第一基板SUBS1和第二基板SUBS2上，在液晶面板LCP的接触液晶的内表面上形成有用于设定液晶分子的预倾角的取向膜。在液晶面板LCP的第一基板SUBS1和第二基板SUBS2之间可形成用于保持液晶盒的盒间隙的柱状衬垫料。
在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式的垂直电场驱动类型中，公共电极COM形成在第一基板SUBS1上，在诸如共平面开关(IPS)模式和边缘场开关(FFS)模式的水平电场驱动类型中，公共电极COM与像素电极P一起形成在第一基板SUBS1上。下面将描述水平电场驱动类型。
公共电极包括多个触摸电极，其中一个触摸电极的尺寸对应于超过几个或几十个像素电极的组合的尺寸。像素电极P布置在多条栅线G1到Gm与数据线D1到Dn之间的交叉处。为了描述方便，图3和4图解了公共电极COM被分割为以三(公共电极的宽度)乘三(公共电极的长度)排列方式布置的总共九个触摸电极C11，C12，C13，C21，C22，C23，C31，C32和C33。如图3和4中所示，每个触摸电极的尺寸都与以二(一个触摸电极的宽度)乘二(一个触摸电极的长度)排列方式布置的四个像素电极组合的尺寸对应。图3和4中所示的四个像素电极总共包括像素电极P11，P12，P21，P22；P13，P14，P23，P24；P15，P16，P25，P26；P31，P32，P41，P42；P33，P34，P43，P44；P35，P36，P45，P46；P51，P52，P61，P62；P53，P54，P63，P64；P55，P56，P65和P66。如上所述，结合图3和4描述的实施方式仅仅是为了方便描述的一个例子，电极的数量并不限于此。
组成公共电极的被分割的触摸电极C11，C12，C13，C21，C22，C23，C31，C32和C33以一列为单位或一行为单位的形式通过多条信号线TX11，TX12，TX13，TX21，TX22，TX23，TX31，TX32和TX33彼此连接，从而所述电极可用作不仅实现图像显示而且还用于触摸传感器的组成元件。
图5A是图解在根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的一个例子的示图，图5B是图解在根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图。
参照图5A，第一行具有三个触摸电极C11，C12和C13，其分别与沿第一行布置的第一到第三信号线TX11，TX12和TX13连接。第二行具有三个触摸电极C21，C22和C23，其分别与沿第二行布置的第四到第六信号线TX21，TX22和TX23连接。第三行具有三个触摸电极C31，C32和C33，其分别与沿第三行布置的第七到第九信号线TX31，TX32和TX33连接。如上所述，因为沿行方向布置的每个触摸电极与沿相应行方向布置的一条信号线连接，所以尽管在显示设备上产生多点触摸，仍可精确检测被触摸的点。
类似于图5A，参照图5B，第一行具有三个触摸电极C11，C12和C13，其分别与沿第一行布置的第一到第三信号线TX11，TX12和TX13连接。然而，图5A和5B间的差别在于在图5B中，第一到第三信号线TX11，TX12和TX13的每个都分支为三部分，形成每条信号线的三条分支信号线全都与一个触摸电极连接。第二行触摸电极C21，C22和C23与第四到第六信号线TX21，TX22和TX23之间的连接关系、以及第三行触摸电极C31，C32和C33与第七到第九信号线TX31，TX32和TX33之间的连接关系也与第一行触摸电极与第一到第三信号线之间的连接关系相同。因此，省略对于这些内容的进一步描述。
图6A是图解在根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，包括触摸电极的公共电极与信号线之间的连接关系的一个例子的示图，图6B是图解在根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，包括触摸电极的公共电极与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图。
图6A和6B分别与图5A和5B不同在于，结合图6A和6B描述的实施方式具有以列为单元的形式与信号线连接的触摸电极，而结合图5A和5B描述的触摸电极以行为单元的形式与信号线连接。
参照图6A，第一列具有三个触摸电极C11，C21和C31，其分别与沿第一列布置的第一到第三信号线TY11，TY12和TY13连接。第二列具有三个触摸电极C12，C22和C32，其分别与沿第二列布置的第四到第六信号线TY21，TY22和TY23连接。第三列具有三个触摸电极C13，C23和C33，其分别与沿第三列布置的第七到第九信号线TY31，TY32和TY33连接。如上所述，因为沿列方向布置的每个触摸电极与沿相应列方向布置的一条信号线连接，所以尽管在显示设备上产生多点触摸，仍可精确检测被触摸的点。
类似于图6A，参照图6B，第一列具有三个触摸电极C11，C21和C31，其分别与沿第一列布置的第一到第三信号线TY11，TY12和TY13连接。然而，图6A和6B间的差别在于在图6B中，第一到第三信号线TY11，TY12和TY13的每个都分支为三部分，形成每条信号线的三条分支信号线全都与一个触摸电极连接。第二列触摸电极C12，C22和C32与第四到第六信号线TY21，TY22和TY23之间的连接关系、以及第三列触摸电极C13，C23和C33与第七到第九信号线TY31，TY32和TY33之间的连接关系也与第一列触摸电极与第一到第三信号线之间的连接关系相同。因此，省略对于这些内容的进一步描述。
如上所述，在结合图5A，5B，6A和6B描述的实施方式中，使用具有三行三列的触摸电极。然而，本发明的实施方式并不限于此。例如，可根据条件，如显示设备的用法，适当改变触摸电极的数量和与触摸电极连接的信号线的数量。此外，每个触摸电极可与至少一条信号线连接。根据一个实施方式，当多条信号线与一个触摸电极连接时，这些信号线的末端全都耦接到一个单元，以从每个触摸电极输出并给每个触摸电极输入相同或大致相同的信号。
图7A是图解根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图，图7B是沿图7A中所示的线I-I’和线II-II’的剖面图。如图7A和7B中所示，作为例子图解了在图3的公共电极COM的触摸电极C11之中，与像素电极P11和P12对应的部分，其中信号线在行方向上与触摸电极连接。
参照图7A和7B，根据本发明第一个实施方式的集成触摸传感器的显示设备包括形成于第一基板SUBS1上的栅线G1、从栅线G1延伸的栅电极G、以及与栅线G1隔开并与栅线G1平行的第一信号线TX11。
集成触摸传感器的显示设备进一步包括在基板SUBS 1上形成于具有栅电极G的栅线G1和第一信号线TX11上的栅绝缘膜GI、以及形成在栅绝缘膜GI上以与一部分栅电极G重叠的半导体图案A。半导体图案A包括薄膜晶体管TFT的有源区域，之后将对其进行描述。
此外，集成触摸传感器的显示设备包括经由栅绝缘膜GI与栅线G1交叉的数据线D1和D2、从数据线D1和D2延伸的源电极S、每个都具有与源电极S相对的漏电极D的薄膜晶体管TFT、和形成在栅线G1与数据线D1和D2之间的交叉处并分别与薄膜晶体管TFT的漏电极连接的像素电极P11和P12。
集成触摸传感器的显示设备包括在其上形成了数据线D1和D2、薄膜晶体管TFT和像素电极P11和P12的栅绝缘膜GI的顶表面上形成的层间绝缘膜INS、和在层间绝缘膜INS上形成的公共电极(触摸电极)C11。公共电极(触摸电极)C11经由穿过栅绝缘膜和层间绝缘膜的接触孔CH与第一信号线TX11连接。
图8A是图解根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图，图8B是沿图8A中所示的线III-III’和线IV-IV’的剖面图。如图8A和8B中所示，作为例子图解了在图3的公共电极COM的触摸电极C11之中，与像素电极P11和P12对应的部分，其中信号线在列方向上与触摸电极连接。
参照图8A和8B，根据本发明第二个实施方式的集成触摸传感器的显示设备包括形成于第一基板SUBS1上的栅线G1和从栅线G1延伸的栅电极G。
集成触摸传感器的显示设备包括在其上形成了具有栅电极G的栅线G1的基板SUBS1上形成的栅绝缘膜GI、以及形成在栅绝缘膜GI上以与一部分栅电极G重叠的半导体图案A。半导体图案A包括薄膜晶体管TFT的有源区域，之后将对其进行描述。
集成触摸传感器的显示设备进一步包括经由栅绝缘膜GI与栅线G1交叉的数据线D1和D2、从数据线D1和D2延伸的源电极S、每个都具有与源电极S相对的漏电极的薄膜晶体管TFT、均与数据线D1和D2隔开并与数据线D1和D2平行的第一信号线TY11和第二信号线TY12、和形成在栅线G1与数据线D1和D2之间的交叉处并与薄膜晶体管TFT的漏电极连接的像素电极P11和P12。
集成触摸传感器的显示设备进一步包括在其上形成了数据线D1和D2、薄膜晶体管TFT和像素电极P11和P12的栅绝缘膜GI的顶表面上形成的层间绝缘膜INS、和在层间绝缘膜INS上形成的公共电极(触摸电极)C11。公共电极(触摸电极)C11经由穿过层间绝缘膜的接触孔CH与第二信号线TY12连接。
图9A是图解在根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的一个例子的示图，图9B是图解在根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备中，公共电极(触摸电极)与信号线之间的连接关系的另一个例子的示图。
参照图9A，第一列具有三个触摸电极C11，C21和C31，其分别与沿第一列布置的第一到第三信号线TY11，TY12和TY13连接。第二列具有三个触摸电极C12，C22和C32，其分别与沿第二列布置的第四到第六信号线TY21，TY22和TY23连接。第三列具有三个触摸电极C13，C23和C33，其分别与沿第三列布置的第七到第九信号线TY31，TY32和TY33连接。如上所述，因为沿列方向布置的每个触摸电极与沿相应列方向布置的一条信号线连接，所以尽管产生多点触摸，仍可精确检测被触摸的点。
参照图9B，第一列具有三个触摸电极C11，C21和C31，其分别与沿第一列布置的第一到第三信号线TY11，TY12和TY13连接。然而，图9A和9B间的差别在于在图9B中，第一到第三信号线TY11，TY12和TY13的每个都分支为三部分，形成每条信号线的三条分支信号线全都与一个触摸电极连接。第二列触摸电极C12，C22和C32与第四到第六信号线TY21，TY22和TY23之间的连接关系、以及第三列触摸电极C13，C23和C33与第七到第九信号线TY31，TY32和TY33之间的连接关系也与第一列触摸电极与第一到第三信号线之间的连接关系相同。因此，省略对于这些内容的进一步描述。
如上所述，在结合图9A和9B描述的实施方式中，使用具有三行三列的触摸电极。然而，本发明的实施方式并不限于此。例如，可根据条件，如显示设备的用法，适当改变触摸电极的数量和与触摸电极连接的信号线的数量。此外，每个触摸电极可与至少一条信号线连接。根据一个实施方式，当多条信号线与一个触摸电极连接时，这些信号线的末端全都耦接到一个单元，以从每个触摸电极输出并给每个触摸电极输入相同或大致相同的信号。
图10A是图解根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备的一部分的放大平面图，图10B是沿图10A中所示的线V-V’和线VI-VI’的剖面图。如图10A和10B中所示，作为例子图解了在图3的公共电极COM的触摸电极C11之中，与像素电极P11和P12对应的部分，其中信号线在列方向上与触摸电极连接。
参照图10A和10B，根据本发明第三个实施方式的集成触摸传感器的显示设备包括形成于第一基板SUBS1上的栅线G1和从栅线G1延伸的栅电极G。
集成触摸传感器的显示设备包括在其上形成了具有栅电极G的栅线G1的基板SUBS1上形成的栅绝缘膜GI、以及形成在栅绝缘膜GI上以与一部分栅电极G重叠的半导体图案A。半导体图案A包括薄膜晶体管TFT的有源区域，之后将对其进行描述。
集成触摸传感器的显示设备进一步包括经由栅绝缘膜GI与栅线G1交叉的数据线D1和D2、从数据线D1和D2延伸的源电极S、每个都具有与源电极S相对的漏电极的薄膜晶体管TFT、和形成在栅线G1与数据线D1和D2之间的交叉处并与薄膜晶体管TFT的漏电极连接的像素电极P11和P12。
集成触摸传感器的显示设备进一步包括在其上形成了数据线D1和D2、薄膜晶体管TFT和像素电极P11和P12的栅绝缘膜GI的顶表面上形成的层间绝缘膜INS、以及在层间绝缘膜INS上与数据线D1和D2重叠的第一信号线TY11和第二信号线TY12。
第一信号线TY11和第二信号线TY12平行于数据线D1和D2布置且与数据线D1和D2重叠。第一信号线TY11和第二信号线TY12由低电阻金属或其合金，如铝(Al)、铝钕(AlNd)、铜(Cu)、钼(Mo)、钼钛(MoTi)、铬(Cr)等形成。
因此，第一信号线TY11和第二信号线TY12平行于数据线D1和D2布置且与数据线D1和D2重叠。这样，因为第一和第二信号线TY11和TY12形成在由数据线D1和D2占据的非显示区域中，所以可防止如果信号线TY11和TY12占据显示区域则会发生的显示面板的孔径比下降。
集成触摸传感器的显示设备包括在其上形成了第一信号线TY11和第二信号线TY12的层间绝缘膜INS的顶表面上形成的钝化膜PL、和形成在钝化膜PL上的公共电极C11。公共电极(触摸电极)C11经由穿过钝化膜的接触孔CH与第二信号线TY12连接。
图11是图解根据数据线是否与信号线重叠，对于每个分辨率测量的透射率损耗的曲线图。根据实施方式(图中称为“实施例”)的显示设备通过如图10A和10B中所示使数据线和信号线重叠而形成，作为比较的显示设备(图中称为“比较例”)不具有与信号线重叠的数据线。
如图11中所示，对于同一分辨率230PPI，比较例表现出5.1％的透射率损耗，实施例表现出0.7％的透射率损耗。对于同一分辨率266PPI，比较例表现出9.0％的透射率损耗，实施例表现出0.5％的透射率损耗。对于同一分辨率330PPI，比较例表现出17.1％的透射率损耗，实施例表现出4.4％的透射率损耗。
因此，从图11中所示的结果可以看出，根据本发明实施方式的显示设备可减小透射率损耗。
之后，将描述根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备的操作。根据一个实施方式，将60Hz时分驱动方法用于该操作。
根据本发明该实施方式的集成触摸传感器的显示设备按照时分来驱动。如图12中所示，用于时分驱动的一个周期包括显示驱动时段和触摸驱动时段。当显示驱动开启时，触摸驱动关闭，反之亦然，从而使显示驱动操作与触摸驱动操作间的信号干扰最小化。例如，在60Hz时分驱动的情形中，一个周期具有16.7ms的时间间隔，该时间间隔被分为两个时段，一个是显示驱动时段(大约10ms)，另一个是触摸驱动时段(大约6.7ms)。
在显示驱动时段中，主控制器100控制电源单元105通过例如图5A中所示的信号线TY1到TY13同时给例如包括触摸电极C11到C33的公共电极COM供给公共电压Vcom。与从栅极驱动单元103顺序输出的栅极脉冲同步，数据驱动单元102通过数据线D1到Dn给像素电极P11到P66供给与数字视频数据对应的像素电压Data。结果，通过分别施加到公共电极COM和像素电极P11到P66的公共电压Vcom和像素电压Data，在液晶层中产生电场。产生的电场可改变液晶层的状态，因而进行显示操作。通过分别经由信号线TX11到TX33与多个触摸电极C11到C13连接的触摸识别处理器107，分别测量和存储触摸电极C11到C13的初始静电电容的电压值。
在触摸驱动时段中，主控制器100控制电源单元105通过例如图5A和5B中所示的信号线TY11到TY33给组成公共电极COM的触摸电极C11到C33顺序供给触摸驱动电压Vtsp。与多个触摸电极C11到C33连接的触摸识别处理器107差分放大触摸电极C11到C33的初始静电电容的存储电压值和在触摸驱动时段中测量的静电电容电压Vd，并将放大的最终值转换为数字数据。使用触摸识别算法，触摸识别处理器107根据初始静电电容与触摸静电电容之间的差别确定由触摸操作产生的触摸点，并输出表示触摸点的触摸坐标数据。
在使用时分驱动操作的上述集成触摸传感器的液晶显示设备中，在触摸驱动时段中，显示驱动操作关闭并停止给栅线GL和数据线DL发送信号，在显示驱动时段中，触摸驱动操作关闭并停止供给公共电压Vcom。
因为用于识别触摸操作的触摸传感器还可用作显示设备的一个组成元件，所以根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备可减小厚度并提高设备的耐用性。
此外，因为不需要建立用于识别触摸操作的触摸驱动线和触摸感测线，所以如上所述的根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备可减少信号线的数量，从而可通过相对简单的电路配线结构识别多点触摸。
因为可防止由寄生静电电容导致的噪声，所以与互静电电容型相比，根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备可进一步提高静电电容的电平，因而可提高多点触摸识别的精度。
根据本发明实施方式的集成触摸传感器的显示设备由于具有与数据线重叠的用于识别触摸操作的信号线而可提高孔径比。
前面的实施方式和优点仅仅是示例性的，并不构成对本发明的限制。本发明的教导很容易应用于其他类型的显示设备。前面实施方式的描述意在举例说明，并不限制权利要求的范围。一些替换、修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。在权利要求中，部件加功能的语句意在覆盖能实现所述功能的结构，不仅仅是结构上的等价物，而且还包括等价的结构。

Claims (24)

1.一种集成触摸传感器的显示设备，包括：
在基板上形成为彼此交叉的栅线和数据线；
在所述栅线和数据线的交叉处的多个像素电极；
形成为与所述多个像素电极重叠的公共电极，在所述公共电极与所述多个像素电极之间夹有绝缘膜，其中所述公共电极被分割为两个或更多个触摸电极，沿第一方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第一方向布置的信号线中的至少一条连接，或者沿与所述第一方向垂直的第二方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第二方向布置的信号线中的至少一条连接。
2.根据权利要求1所述的集成触摸传感器的显示设备，其中每个触摸电极的尺寸都与两个或更多个像素电极的尺寸对应。
3.根据权利要求1所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述集成触摸传感器的显示设备按照时分方法来驱动，从而在显示驱动过程中关闭触摸驱动，在触摸驱动过程中关闭显示驱动。
4.根据权利要求1所述的集成触摸传感器的显示设备，其中在所述显示驱动过程中，通过所述信号线给所述两个或更多个触摸电极供给相同的公共电压，在所述触摸驱动过程中，给所述触摸电极顺序供给触摸驱动电压。
5.一种集成触摸传感器的显示设备，包括：
在基板上的栅线；
形成为与所述栅线隔开并与所述栅线平行的信号线；
在其上形成有所述栅线和所述信号线的所述基板的表面上的栅绝缘膜；
在所述栅绝缘膜上的数据线，其中所述数据线与所述栅线交叉；
在所述栅绝缘膜上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管具有与所述数据线连接的源电极；
在所述栅绝缘膜上的像素电极，其中所述像素电极与所述薄膜晶体管的漏电极连接；
在其上形成有所述数据线、所述薄膜晶体管和所述像素电极的所述栅绝缘膜上的层间绝缘膜，其中所述层间绝缘膜形成在所述栅线与所述数据线的交叉处；
在所述层间绝缘膜上的、通过形成在所述层间绝缘膜中的接触孔与所述信号线连接的公共电极，其中所述公共电极被分割为两个或更多个触摸电极，且沿第一方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第一方向布置的信号线中的至少一条连接，或者沿与所述第一方向垂直的第二方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第二方向布置的信号线中的至少一条连接。
6.根据权利要求5所述的集成触摸传感器的显示设备，其中每个触摸电极的尺寸都与两个或更多个像素电极的尺寸对应。
7.根据权利要求5所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述集成触摸传感器的显示设备按照时分方法来驱动，从而在显示驱动过程中关闭触摸驱动，在触摸驱动过程中关闭显示驱动。
8.根据权利要求7所述的集成触摸传感器的显示设备，其中在所述显示驱动过程中，通过所述信号线给所述两个或更多个触摸电极供给相同的公共电压，在所述触摸驱动过程中，给所述触摸电极顺序供给触摸驱动电压。
9.一种集成触摸传感器的显示设备，包括：
在基板上的栅线；
在其上形成有所述栅线的所述基板的表面上的栅绝缘膜；
在所述栅绝缘膜上的数据线，所述数据线与所述栅线交叉；
在所述栅绝缘膜上的信号线，所述信号线与所述栅线交叉，且与所述数据线隔开并与所述数据线平行；
在所述栅绝缘膜上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的每个都包括与所述数据线连接的源电极；
在所述栅绝缘膜上的像素电极，其中所述像素电极与所述薄膜晶体管的漏电极连接，并形成在所述栅线与所述数据线之间的交叉处；
在其上形成有所述数据线、所述信号线、所述薄膜晶体管和所述像素电极的所述栅绝缘膜上的层间绝缘膜；和
在所述层间绝缘膜上的公共电极，其中所述公共电极通过形成在所述层间绝缘膜中的接触孔与所述信号线连接，且其中所述公共电极被分割为至少两个触摸电极，沿第一方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第一方向布置的信号线中的至少一条连接，或者沿与所述第一方向垂直的第二方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第二方向布置的信号线中的至少一条连接。
10.根据权利要求9所述的集成触摸传感器的显示设备，其中每个触摸电极的尺寸都与两个或更多个像素电极的尺寸对应。
11.根据权利要求9所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述集成触摸传感器的显示设备按照时分方法来驱动，从而在显示驱动过程中关闭触摸驱动，在触摸驱动过程中关闭显示驱动。
12.根据权利要求11所述的集成触摸传感器的显示设备，其中在所述显示驱动过程中，通过所述信号线给所述至少两个触摸电极供给相同的公共电压，在所述触摸驱动过程中，给所述触摸电极顺序供给触摸驱动电压。
13.一种集成触摸传感器的显示设备，包括：
在基板上的栅线和数据线，其中所述栅线和所述数据线彼此交叉并在所述栅线和数据线的交叉处形成像素区域；
在所述像素区域上的多个像素电极；
与所述多个像素电极重叠的公共电极，在所述公共电极与所述像素电极之间设置有绝缘膜，其中所述公共电极被分割为至少两个触摸电极；和
与每个触摸电极连接并与所述数据线重叠的至少一条信号线，其中，沿第一方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第一方向布置的信号线中的至少一条连接，或者沿与所述第一方向垂直的第二方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第二方向布置的信号线中的至少一条连接。
14.根据权利要求13所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述信号线形成为与所述数据线平行。
15.根据权利要求13所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述信号线设置在除所述像素电极与所述公共电极之间的重叠区域以外的区域上。
16.根据权利要求13所述的集成触摸传感器的显示设备，其中每个触摸电极的尺寸都与两个或更多个像素电极的尺寸对应。
17.根据权利要求13所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述集成触摸传感器的显示设备按照时分方法来驱动，从而在显示驱动过程中关闭触摸驱动，在触摸驱动过程中关闭显示驱动。
18.根据权利要求17所述的集成触摸传感器的显示设备，其中在所述显示驱动过程中，通过所述信号线给所述至少两个触摸电极供给相同的公共电压，在所述触摸驱动过程中，给所述触摸电极顺序供给触摸驱动电压。
19.一种集成触摸传感器的显示设备，包括：
在基板上的栅线；
在其上形成有所述栅线的所述基板的表面上的栅绝缘膜；
在所述栅绝缘膜上的数据线，所述数据线与所述栅线交叉；
在所述栅绝缘膜上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的每个都包括与所述数据线连接的源电极；
在所述栅绝缘膜上的像素电极，其中所述像素电极与所述薄膜晶体管的漏电极连接，并形成在由所述栅线与所述数据线之间的交叉限定的像素区域上；
在其上形成有所述数据线、所述信号线，所述薄膜晶体管和所述像素电极的所述栅绝缘膜上的层间绝缘膜；
在所述层间绝缘膜上的信号线，所述信号线与所述数据线重叠；
在其上形成有所述信号线的所述层间绝缘膜上的钝化层；和
在所述钝化膜上的公共电极，其中所述公共电极通过形成在所述钝化膜中的通孔与所述信号线连接，且其中所述公共电极被分割为至少两个触摸电极，沿第一方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第一方向布置的信号线中的至少一条连接，或者沿与所述第一方向垂直的第二方向布置的每个触摸电极都与沿所述相应第二方向布置的信号线中的至少一条连接。
20.根据权利要求19所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述信号线形成为与所述数据线平行。
21.根据权利要求19所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述信号线设置在除所述像素电极与所述公共电极之间的重叠区域以外的区域上。
22.根据权利要求19所述的集成触摸传感器的显示设备，其中每个触摸电极的尺寸都与两个或更多个像素电极的尺寸对应。
23.根据权利要求19所述的集成触摸传感器的显示设备，其中所述集成触摸传感器的显示设备按照时分方法来驱动，从而在显示驱动过程中关闭触摸驱动，在触摸驱动过程中关闭显示驱动。
24.根据权利要求23所述的集成触摸传感器的显示设备，其中在所述显示驱动过程中，通过所述信号线给所述至少两个触摸电极供给相同的公共电压，在所述触摸驱动过程中，给所述触摸电极顺序供给触摸驱动电压。
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