CN102914893A - 触摸传感器集成式显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种触摸传感器集成式显示装置。根据一种实施方式，触摸传感器集成式显示装置包括：基板上彼此交叉形成的多条选通线和多条数据线；显示区，所述显示区包括多个用于显示图像的像素电极；公共电极，所述公共电极包括与所述多个像素电极重叠的至少两个触摸驱动电极和与所述至少两个触摸电极相邻的至少一个触摸感应电极，用于识别对所述显示区的触摸输入；至少一条第一信号线，所述至少一条第一信号线电连接到所述至少两个触摸驱动电极；以及至少一条第二信号线，所述至少一条第二信号线电连接到所述至少一个触摸感应电极，并形成在所述数据线中的至少一条的上方。

Description

触摸传感器集成式显示装置
技术领域
本发明的实施方式涉及触摸传感器集成式显示器。
背景技术
本申请要求于2011年8月4日提交的申请号为10-2011-0077642的韩国专利申请的优先权，将其全部内容以引证的方式结合于此，如同在此完全阐述一样。
触摸传感器被安装在如液晶显示器、场致发射显示器、等离子体显示器、电致发光显示器和电泳式显示器的显示装置中。触摸传感器是一种输入装置，当用户触摸具有触摸传感器的触摸面板时，该输入装置能够接收预定信息或来自用户的输入。
可以根据其结构将用在显示装置中的触摸传感器分类为外挂（add-on）式触摸传感器、盒上(on-cell)式触摸传感器和集成式（或盒内in-cell式）触摸传感器。外挂式触摸传感器被配置为使显示装置和外挂式触摸传感器能够被分别制造，然后外挂式触摸传感器被装于显示装置的上基板。盒上式触摸传感器被配置为使盒上式触摸传感器的部件能够直接在显示装置的上基板表面上形成。盒内式触摸传感器被配置为使盒内式触摸传感器能够被嵌入到显示装置中以实现显示装置的纤薄外形并增加显示装置的耐久性。
然而，由于外挂式触摸传感器具有整个外挂式触摸传感器固定在显示装置之上的结构，所以增加了显示装置的厚度。此外，由于显示装置的亮度被降低，所以具有外挂式触摸传感器的显示装置的可视性被降低。
另一方面，由于盒上式触摸传感器具有这样的结构：盒上式触摸传感器在显示装置上基板的表面上形成，所以盒上式触摸传感器与显示装置共享上基板。因此，具有盒上式触摸传感器的显示装置的厚度小于具有外挂式触摸传感器的显示装置的厚度。然而，由于触摸驱动电极层、触摸感应电极层和隔绝触摸驱动电极层和触摸感应电极层的绝缘层构成了盒上式触摸传感器，这增加了具有盒上式触摸传感器的显示装置的整体厚度，此外，增加了盒上式触摸传感器的工艺量和制造成本。
由于纤薄外形和耐久性的改进的优点，盒内式触摸传感器能够解决外挂式触摸传感器和盒上式触摸传感器的问题。盒内式触摸传感器的示例包括光式触摸传感器、电容式触摸传感器等。
在光式触摸传感器中，光感应层在显示装置的薄膜晶体管（TFT）阵列基板上形成，其能够利用来自背光单元的光或红外光识别存在于被触摸部分中的对象所反射的光。光式触摸传感器在较暗的环境中显示出相对稳定的驱动性能，但在较亮的环境中比反射光更强的光会成为干扰。因为由实际触摸操作反射的光的强度很弱，所以，即使在略微明亮的环境中，光式触摸传感器也可能错误的将非触摸操作识别为触摸操作。具体地说，由于暴露在太阳光环境中的光的强度很强，所以光式触摸传感器可能不容易识别出触摸操作。
电容性触摸传感器的示例包括自电容性触摸传感器、互电容性触摸传感器等。互电容性触摸传感器将显示装置的公共电极分为触摸驱动电极区和触摸感应电极区以在触摸驱动电极区和触摸感应电极区之间形成的互电容。这样，互电容触摸传感器可以测量触摸操作中互电容的变化以识别触摸操作。
在互电容触摸传感器中，公共电极被分为同一层上形成的多个触摸单元，且每个触摸单元均被分为触摸驱动电极和触摸感应电极。如上所述，由于触摸驱动电极和触摸感应电极在同一层上形成，且触摸驱动电极不应与触摸感应电极电连接，所以需要有将触摸驱动电极彼此连接的驱动线以及将触摸感应电极彼此连接的独立的触摸感应线。因此，在现有技术中，当形成显示装置的选通线时，触摸驱动线由与选通线相同的金属形成，因而，触摸驱动电极在x轴方向上被彼此连接。此外，触摸感应线由金属形成，该金属在不同于触摸驱动线、触摸驱动电极和触摸感应电极的形成层的层上形成，因而，触摸感应电极在y轴方向上被彼此连接。
然而，当触摸驱动线和触摸感应线在不同的层上形成时，TFT阵列的设计是很复杂的，并且，触摸感应电极的布置降低了孔径比。
因此，需要能够解决如上所述类型的触摸传感器的问题的触摸传感器集成式显示装置。
发明内容
本发明提供一种触摸传感器集成式显示装置及其形成和操作方法，本发明解决了与现有技术相关的局限和缺陷。
本发明的实施方式提供了一种触摸传感器集成式显示装置，其能够通过与显示器的部件共享用于识别触摸操作的触摸感应元件来减少厚度并提高耐久性。
本发明的实施方式提供了一种触摸传感器集成式显示装置，其能够通过按照使用于触摸识别的信号线与数据线重叠的方式布置该信号线来提高孔径比。
一方面，触摸传感器集成式显示装置包括：多条选通线和多条数据线，多条选通线和多条数据线在基板上彼此交叉形成，多个像素电极，多个像素电极形成在由选通线和数据线交叉限定的多个区域内，公共电极，公共电极包括与多个像素电极重叠的至少两个触摸驱动电极和与所述至少两个触摸驱动电极相邻的至少一个触摸感应电极，多条第一信号线，每条第一信号线都连接到所述至少两个触摸驱动电极，第一信号线在第一方向上彼此平行设置，多条第二信号线，每条第二信号线都连接到至少一个触摸感应电极，第二信号线在第二方向上与第一信号线交叉并与数据线重叠设置。
另一方面，触摸传感器集成式显示装置包括：形成在基板上的选通线和多条第一信号线；栅绝缘层，在形成有选通线和多条第一信号线的基板的正面形成栅绝缘层，数据线，该数据线形成在栅绝缘层上以与选通线交叉，薄膜晶体管，薄膜晶体管形成在栅绝缘层上并包括与连接到数据线的源极，像素电极，像素电极形成在栅绝缘层上以使像素电极连接到薄膜晶体管的漏极，并且像素电极形成在由选通线和数据线交叉而限定的区域内，夹层电介质，在形成有数据线、薄膜晶体管和像素电极的栅绝缘层上形成夹层电介质，公共电极，公共电极形成在夹层电介质上，公共电极包括至少两个触摸驱动电极和与至少两个触摸驱动电极分离的至少一个触摸感应电极，以及与数据线重叠的多条第二信号线，其中，至少两个触摸驱动电极经由夹层电介质内形成的接触孔连接到多条第一信号线，其中，至少一个触摸感应电极包括形成在至少一个触摸感应电极上的多条第二信号线，多条第二信号线与多条第一信号线交叉并与数据线重叠。
根据一种实施方式，本发明提供了一种触摸传感器集成式显示装置，该触摸传感器集成式显示装置包括：多条选通线和多条数据线，多条选通线和多条数据线在基板上彼此交叉形成；显示区，显示区包括多个用于显示图像的像素电极；公共电极，公共电极包括用于识别对显示区的触摸输入的、与多个像素电极重叠的至少两个触摸驱动电极和与至少两个触摸电极相邻设置的至少一个触摸感应电极；至少一条第一信号线，至少一条第一信号线电连接到至少两个触摸驱动电极；以及至少一条第二信号线，至少一条第二信号线电连接到至少一个触摸感应电极，并形成在数据线中的至少一条的上方。
根据一种实施方式，本发明提供了一种触摸传感器集成式显示装置，该触摸传感器集成式显示装置包括：选通线和至少一条第一信号线，选通线和至少一条第一信号线形成在基板上；栅绝缘层，栅绝缘层形成在选通线上；数据线，数据线形成在栅绝缘层上以与选通线交叉；薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅绝缘层上并包括漏极和连接到所述数据线的源极；像素电极，所述像素电极形成在所述栅绝缘层上以使所述像素电极连接到所述薄膜晶体管的所述漏极，并且所述像素电极形成在由所述选通线和所述数据线交叉而限定的区域中；夹层电介质层，在形成有所述数据线、所述薄膜晶体管和所述像素电极的所述栅绝缘层上形成所述夹层电介质层；公共电极，所述公共电极形成在所述夹层电介质层上，所述公共电极包括至少两个触摸驱动电极和与所述至少两个触摸驱动电极分离的至少一个触摸感应电极，其中，所述至少两个触摸驱动电极经由所述夹层电介质层限定的接触孔连接到所述至少一条第一信号线；以及至少一条第二信号线，所述至少一条第二信号线形成在所述至少一个触摸感应电极上，并与所述数据线重叠。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并被结合到本申请中且构成本说明书的一部分，这些附图例示了本发明的实现方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1示意性示出了根据本发明的一种示例性实施方式的触摸传感器集成式显示装置；
图2示出了如图1所示的触摸传感集成式显示装置的像素区、触摸识别的驱动区和感应区之间的关系；
图3是根据本发明的一种实施方式的显示面板示例的示意性立体图；
图4A是如图1所示的'A'部分（像素区PA1）的放大平面图，以及图4B是沿如图4A所示的I-I’和II-II’线的截取的截面图；
图5A是如图1所示的'B'部分（像素区PA3）的放大平面图，以及图5B是沿如图5A所示的III-III’和IV-IV’线截取的截面图；
图6A是如图1所示的'C'部分（像素区PA2）的放大平面图，以及图6B是沿如图6A所示的V-V’和VI-VI’线截取的截面图；以及
图7A是根据本发明的一种示例性实施方式的触摸传感器集成式显示装置的示意性平面图，以及图7B是沿如图7A所示的VII-VII’线截取的截面图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式，在附图中例示出了本发明的实施方式的示例。在附图中，将尽可能地使用相同的附图标记来指示相同或类似的部分。应注意的是，如确定已知技术可能误导本发明的实施方式，则省略对该已知技术的具体描述。
以下将参照图1-7B，详细描述根据本发明示例性实施方式的触摸传感器集成式显示装置。
图1示意性示出了根据本发明示例性实施方式的触摸传感器集成式显示装置。图2示出了在如图1所示的触摸传感集成式显示装置中的像素区、触摸识别的驱动区和感应区之间的关系。图3是图1的显示面板示例的示意性立体图。
在以下描述中，触摸传感器集成式液晶显示装置被用作触摸传感器集成式显示器的一个示例。然而，本发明的发明原理同样适用于其它类型的触摸传感器集成式显示器。
如图1-3所示，根据本发明的示例性实施方式的触摸传感器集成式液晶显示装置（以下简称为“显示装置”）包括显示区DP和显示区DP外部形成的非显示区，其中，显示区DP包括多个像素区PA1至PA36。由多条选通线110和多条数据线120的交叉来限定多个像素区PA1到PA36，并且像素区显示如字符、图像和运动图像的显示信息。选通线110被布置为彼此平行，且数据线120被布置为彼此平行。数据线120与选通线110交叉形成矩阵构造。非显示区包括各种控制器以控制显示区DP并识别触摸操作。显示装置的所有部件被有效地连接并配置。
图1的显示装置可以具有如图3所示的构造。如图3所示，显示装置可以包括液晶显示面板LCP，液晶显示面板LCP包括滤色器阵列CFA和薄膜晶体管（TFT）阵列TFTA，并且液晶层介于滤色器阵列CFA和薄膜晶体管（TFT）阵列TFTA之间。
TFT阵列TFTA包括多条选通线110、多条数据线120、在选通线110和数据线120的交叉部分形成的TFT、用于对液晶单元冲入数据电压的多个像素电极P以及与多个像素电极P相对设置的公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b，多条选通线110在第一基板SUBS1上、在第一方向（例如，本发明实施方式中为x轴方向）上彼此平行形成，多条数据线120在第二方向（例如，本发明实施方式中为y轴）上彼此平行形成以与多条选通线交叉。此处公共电极130a1、130a2、130a3、130a4指第一公共电极，且此处的公共电极130b指第二公共电极。
滤色器阵列CFA包括在第二基板SUBS2上形成的黑底和滤色器。偏光板POL1和POL2分别附接于液晶显示面板LCP的第一基板SUBS1和第二基板SUBS2。用于设置液晶预倾角的定向层分别形成在第一基板SUSBS1和第二基板SUBS2的与液晶接触的内表面上。柱状衬垫料可以形成在第一基板SUBS1和第二基板SUBS2之间以使液晶单元的盒间隙保持恒定。
背光单元被布置于TFT阵列TFTA下方。背光单元包括一个光源或多个光源，并将光照射到TFT阵列TFTA和滤色器阵列CFA上。背光单元可以实现为侧光式背光单元和直射式背光单元中的一种。背光单元的光源可以包括热阴极荧光灯（HCFL）、冷阴极荧光灯（CCFL）、外置电极荧光灯（EEFL）和发光二极管（LED）中的一个或至少两个。
如果显示器以垂直电场驱动方式（如扭曲向列（TN）型和垂直向列（VA）型）运行，则公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b可以形成在第二基板SUBS2上。在另一示例中，如果显示器以水平电场驱动方式（如平面内切换（IPS）型和边缘场切换（FFS）型）运行，则公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b可以和像素电极P一起形成在第一基板SUBS1上。这里，本发明的实施方式以公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b在水平电场驱动方式下运行作为一个示例进行描述。公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b与TFT阵列TFTA的像素电极协作以驱动液晶单元，使图像在显示区DP上显示。
此外，根据本发明，当在显示区DP上产生触摸输入时，公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和130b还充当能够识别触摸位置的触摸驱动电极和触摸感应电极。
非显示区包括主控制器200、电源提供单元202、时序控制器204、选通驱动器210、数据驱动器220、触摸驱动器230和触摸感应驱动器240。在本发明的实施方式中，主控制器200和电源提供单元202与显示装置形成一个整体。可选的，主控制器200和电源提供单元202可以与显示装置分开地单独配置。
如图2所示，TFT阵列TFTA包括由选通线110和数据线120交叉限定的多个像素区PA1到PA36，多个像素区PA1到PA36中的每个包括多个子像素区SP1、SP2和SP3。TFT阵列TFTA包括多个第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4以及第二公共电极130b。多个第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4以及第二公共电极130b在第一方向上交替布置，并彼此分开形成。多个第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4以及第二电极130b在第二方向上彼此相邻布置。在本发明的实施方式中，示出了一个第二公共电极130b，但本发明不限于此。因此，可以在显示装置内形成多个第二公共电极130b。
在一个示例中，为了确保能够准确地处理显示区DP的触摸输入，为了简化和便于描述，本发明的实施方式描述了与36（=6X6）个像素区PA1到PA36相对应的四个第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4以及一个第二公共电极130b。此外，第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4中的每个具有与6（=2X3）个像素区相对应的尺寸，并且，第二公共电极130b具有与12（=2X6）个像素区相对应的尺寸。因此，第一公共电极130a1具有与上下左右彼此相邻的6个像素区PA1、PA2、PA7、PA8、PA13和PA14相对应的尺寸；第一公共电极130a2具有与上下左右彼此相邻的6个像素区PA5、PA6、PA11、PA12、PA17和PA18相对应的尺寸；第一公共电极130a3具有与上下左右彼此相邻的6个像素区PA19、PA20、PA25、PA26、PA31和PA32相对应的尺寸；并且，第一公共电极130a4具有与上下左右彼此相邻的6个像素区PA23、PA24、PA29、PA30、PA35和PA36相对应的尺寸。并且，第二公共电极130b具有与上下左右彼此相邻的12个像素区PA3、PA4、PA9、PA10、PA15、PA16、PA21、PA22、PA27、PA28、PA33和PA34相对应的尺寸。
本发明的实施方式中描述的第一和第二公共电极中的每个的数量和尺寸仅是为了简要、方便的解释多个示例中的一个。其它尺寸和数量可以被使用并成为本发明的组成部分。例如，本发明的实施方式可以将排列在第一和第二方向上的多个像素区拆分为至少两组，并且可以形成具有与属于各组的像素区相对应的尺寸的第一公共电极。此外，本发明的实施方式可以使排列在第一和第二方向中一个方向上的多个像素区形成一组，并且可以形成具有与属于该一组的像素区相对应的尺寸的第二公共电极。
因此，可以考虑到使用用户手指的触摸部分区域以及显示装置（例如MP3、PAD、PMP、智能手机、笔记本电脑、上网本、大尺寸显示装置等）的尺寸等来适当改变第一和第二公共电极中的每个的数量和尺寸。例如，如果应用于当前显示装置的一个像素区的尺寸约为100X100μm，考虑使用用户手指的触摸操作，则第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4中的每个可以具有50X50个像素区（如，约5X5mm）的尺寸。
当产生触摸操作时，第二公共电极130b用作触摸感应电极。第二公共电极130b位于第一方向的第一行上的第一公共电极130a1和130a2之间，并位于第一方向的第二行上的第一公共电极130a3和130a4之间。因此，在与第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4交叉的方向上布置第二公共电极130b。
如上所述，可以考虑到像素区和使用用户手指触摸部分的区域等的尺寸来适当调整第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b中的每个的尺寸，使其因此具有与多至上百个像素区相对应的尺寸。此外，根据所使用的显示装置的尺寸，可以适当调整第一公共电极的数量和第二公共电极的数量使得利用该显示装置能够实施适当的触摸操作。
在本发明的实施方式中，第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b与像素电极P形成电场从而驱动液晶显示图像。此外，当触摸输入作用于显示装置时，第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b分别用于能够识别触摸位置的触摸驱动电极和触摸感应电极。因此，可以分别将第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b当做触摸驱动电极和触摸感应电极。为了简短及便于阅读，图2示出了将第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b的区域（每个区域包括多个像素区）分别称为第一到第四触摸驱动区DA1到DA4和第一触摸感应区SA。
由于第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b也用于驱动液晶以显示图像的电极，第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b可以由透明材料形成。例如，第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b可以由如氧化铟锡（ITO）和氧化铟锌（IZO）的透明导电氧化材料形成。然而，在这种情况下，由透明导电氧化材料形成的第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b的电阻会大于由导电金属材料形成的第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b的电阻。由于电阻的增加会引起触摸信号的损耗和电容时间常数的增加，所以触摸性能会受到影响。因此，必须防止或减少第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b中所用材料产生的电阻的增加。
为了解决此问题，根据本发明，被第二公共电极130b分开的第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4由至少一条第一公共线（此处也称为第一信号线）彼此连接。类似的，第二公共电极130b（尤其是如果使用多个第二公共电极）由至少一条第二公共线（也称为第二信号线）连接。
在本发明的实施方式中，利用第一公共线113a1、113a2、113b1和113b2将第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4彼此连接，第二公共电极130b被连接到第二公共线123a1和123a2，以此来降低电阻并提高第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4和第二公共电极130b中的触摸性能。
更具体地说，如图1和图2所示，在第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2中、第一方向的第一行上形成的第一公共电极130a1和130a2通过两条第一公共线113a1和113a2彼此电连接。此外，在第三和第四触摸驱动区DA3和DA4中、第一方向的第二行上形成的第一公共电极130a3和130a4通过两条第一公共线113b1和113b2彼此电连接。在第二触摸感应区SA中第二方向上的第二公共电极130b被电连接至第二公共线123a1和123a2。
以下将参照图1和图4A到图6B对第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4与第一公共线113a1、113a2、113b1和113b2之间连接关系以及第二公共电极130b与第二公共线123a1和123a2之间的连接关系进行详细描述。图4A是如图1所示的'A'部分（图2中的像素区PA1）的放大平面图,以及图4B是沿如图4A所示的I-I’和II-II’线截取的截面图。图5A是如图1所示的'B'部分（图2中的像素区PA3）的放大平面图，以及图5B是沿如图5A所示的III-III’和IV-IV’线截取的截面图。图6A是如图1所示的'C'部分（图2中的像素区PA2）的放大平面图,以及图6B是沿如图6A所示的V-V’和VI-VI’线截取的截面图。
如图1、2、4A、4B、6A和6B所示，第一公共线113a1、113a2、113b1和113b2在第一基板SUBS1上形成，并分别与第一方向上的像素区PA1-PA6、PA7-PA12、PA19-PA24和PA25-PA30交叉。第一公共线113a1、113a2、113b1和113b2通过第一接触孔CH2a、CH2b、CH2c、CH2d、CH2e、CH2f、CH2g、CH2h、CH2i和CH2j、经由栅绝缘层GI和夹层电介质INS被连接到夹层电介质INS上形成的第一公共电极130a1和130a2，第一接触孔CH2a和CH2b形成在第一公共线113a1上，CH2c、CH2d形成在第一公共线113a2上，CH2e、CH2f和CH2g形成在第一公共线113b1上，并且CH2h、CH2i和CH2j形成在第一公共线113b2上。
更具体地说，第一公共线113a1通过第一接触孔CH2a被连接到第一公共电极130a1，其中，接触孔CH2a形成在属于第一触摸驱动区DA1的像素区PA1的子像素区SP3中，并且，第一公共线113a1通过第一接触孔CH2b被连接到第一公共电极130a2，其中，接触孔CH2b形成在属于第二触摸驱动区DA2的像素区PA6的子像素区SP2中。因此，第一公共线113a1将位于第一行上并被第二电极130b分离的第一公共电极130a1和130a2彼此电连接。第一公共线113a1和113a2被连接到触摸驱动线113a，并接收来自触摸驱动器230的脉冲电压Vtsp。
如图1、2、5A和5B所示，第二公共线123a1和123a2在第二公共电极130b上形成，并在第二方向上分别与包括像素区PA3、PA9、PA15、PA21、PA27和PA33的部分以及包括像素区PA4、PA10、PA16、PA22、PA28和PA34的部分交叉。第二公共线123a1和123a2被连接到第二公共电极130b。
以下将参照图4A和4B对第一触摸驱动区DA1的像素区PA1的构造进行更详细的描述。
如图4A所示，像素电极P11形成在由位于第一方向的选通线110和与选通线110交叉的数据线120限定的区域中。从选通线110延伸出的栅极G、从数据线120延伸出的源极S、连接到像素电极P11的漏极D和位于栅极G与源极S、漏极D之间的有源层A构成薄膜晶体管（TFT）。第一公共线113a1与选通线110平行并与数据线120交叉。第一公共线113a1与选通线110相邻并防止或最小化孔径比的减小。第一公共线113a1通过第一接触孔CH2a被电连接至第一公共电极130a1。
如图4B所示，栅极G和第一公共线113a1形成在第一基板SUBS1上，用于隔离栅极G和第一公共线113a1的栅绝缘层GI形成在第一基板SUBS1上。有源层A形成在栅绝缘层GI上。均与有源层A相连的源极S和漏极D在栅绝缘层GI上形成。连接到漏极D的像素电极P11与数据线120形成在同一层上。夹层电介质INS形成在源极S、漏极D和像素电极P11上。在夹层电介质INS中形成露出第一公共线113a1的第一接触孔CH2a。第一公共电极130a1在夹层电介质INS上形成并与第一公共线113a1连接。由第一公共电极130a1限定的多个狭缝或孔‘To’在各像素电极上方形成。
以下将参照图5A和5B对第一触摸感应区SA的像素区PA3的构造进行更详细的描述。
如图5A所示，像素电极P12形成在由沿着第一方向设置的选通线110和与选通线110交叉的数据线120限定的区域中。从选通线110延伸出的栅极G、从数据线120延伸出的源极S、连接到像素电极P12的漏极D和位于栅极G与源极S、漏极D之间的有源层A构成薄膜晶体管（TFT）。第二公共线123a1与数据线120平行并与数据线120重叠，因此将第二公共线123a1引起的孔径比的减小最小化。例如，第二公共线123a1能够在数据线120上方形成，因此，第二公共线123a1和数据线120彼此对准或基本上彼此对准。第二公共线123a1直接与第二公共电极130b接触并电连接到第二公共电极130b。如果存在多个第二公共电极，第二公共线可以与第二公共电极中的每个接触并因此对第二公共电极进行电连接。
如图5B所示，栅极G形成在第一基板SUBS1上，用于隔离栅极G的栅绝缘层GI形成在第一基板SUBS1上。有源层A形成在栅绝缘层GI上。在栅绝缘层GI上形成均与有源层A连接的源极S和漏极D。连接到漏极D的像素电极P12与数据线120形成在同一层上。夹层电介质INS形成在源极S、漏极D、像素电极P12和数据线120上。第二公共电极130b形成在夹层电介质INS上。第二公共线123a1在第二公共电极130b上形成并与第二公共电极130b接触。第二公共电极130b与数据线120平行并与数据线120重叠。由第二公共电极130b限定的多个狭缝‘To’在各像素电极上方形成。
以下将参照图6A和6B对第一触摸驱动区DA1的像素区PA2的构造进行更详细的描述。
如图6A所示，像素电极P13形成在由沿着第一方向设置的选通线110和与选通线110交叉的数据线120限定的区域中。从选通线110延伸出的栅极G、从数据线120延伸出的源极S、连接到像素电极P13的漏极D和位于栅极G与源极S、漏极D之间的有源层A构成薄膜晶体管（TFT）。第一公共线113a1与选通线110平行并因此与数据线120交叉。
如图6B所示，栅极G和第一公共线113a1在第一基板SUBS1上形成，用于对栅极G和第一公共线113a1进行绝缘的栅绝缘层GI形成在第一基板SUBS1上。有源层A形成在栅绝缘层GI上。在栅绝缘层GI上形成均与有源层A相连的源极S和漏极D。连接到漏极D的像素电极P13与数据线120形成在同一层上。在源极S、漏极D、像素电极P13和数据线120上形成夹层电介质INS。第一公共电极130a1在夹层电介质INS上形成。在各像素电极上方形成由第一公共电极130a1限定的多个狭缝‘To’。
如上所述，在本发明的实施方式中，在第一行的触摸驱动区DA1和DA2上方形成第一公共线113a1和113a2中的每个，并通过触摸驱动区DA1和DA2中的第一接触孔CH2a、CH2b、CH2c和CH2d中的一个或两个与第一公共电极130a1和130a2连接。本发明的实施方式可以采用其它构造。例如，可以适当调整触摸驱动区内第一公共线的数量和第一接触孔的数量以降低第一公共电极的电阻。例如，触摸驱动区DA1和DA2中的每个触摸驱动区可以具有三个或更多接触孔。
第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4中的每个与第二公共电极130b之间具有以预定距离延伸的多个狭缝To。通过第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b的狭缝To，在像素电极P11、P12和P13及第一公共电极130a1、130a2、130a3、130a4和第二公共电极130b之间形成边缘场，因此能够以边缘场切换模式驱动液晶。
在图2的示例中，一个像素区包括对应于红、绿和蓝滤色器的三个子像素区。可以对本发明的各种实施方式采用各像素区的其它构造和各像素区的其它子像素数量。例如，可以根据滤色器阵列的滤色器类型来适当调整构成一个像素区的子像素区数量。
图7A是根据本发明实施方式的触摸传感器集成式显示装置的另一示例的示意性平面图，以及图7B是沿如图7A所示的VII-VII’线截取的截面图。除如图6B和图7B之间区别引起的变化之外，图7A与图1的显示装置相似。例如，设置了三条第二公共线123a1、123a2和123a3。
如图7A和7B所示，第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2位于第一基板SUB1上，第一触摸感应区SA位于第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2之间。第一公共线113a1沿第一方向上设置，并与第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2连接，与第一触摸感应区SA交叉。栅绝缘层GI形成在第一公共线113a1上。第一公共线113a1与栅绝缘层GI的第一触摸感应区SA中的数据线120交叉。
在数据线120上形成夹层电介质INS，第一公共电极130a1和130a2及第二公共电极130b形成在夹层电介质INS上。第一公共电极130a1和130a2分别在第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2内形成，第二公共电极130b在第一触摸感应区SA内形成。在第一触摸驱动区DA1和第二触摸驱动区DA2的夹层电介质INS中形成多个第一接触孔CH2a和CH2b。第一公共电极130a1和130a2通过第一接触孔CH2a和CH2b电连接至第一公共线113a1。第二公共线123a1、123a2和123a3形成在第一触摸感应区SA的第二公共电极130b上，并电连接到第二公共电极130b。
在根据本发明该实施方式的触摸传感器集成式显示装置中，第二公共线123a1、123a2和123a3分别与在第二公共线123a1、123a2和123a3下方形成的数据线120重叠，因此能够防止孔径比的降低。例如，第二公共线123a1、123a2和123a3可以分别形成在数据线120正上方，使第二公共线123a1、123a2和123a3与其下方的数据线120对准，或基本上与其下方的数据线120对准。
以下将参照图1对根据本发明实施方式的驱动触摸传感器集成式显示装置的方法进行描述。该方法适用于图1和图7的显示器。
如图1所示，在显示驱动模式下，选通驱动器210在时序控制器204的控制下依次输出选通脉冲（或扫描脉冲）。选通驱动器210将选通脉冲的摆动电压转变为选通高压VGH和选通低压VGL。选通驱动器210输出的选通脉冲与数据驱动器220输出的数据电压同步，并被依次提供给选通线110。选通高压VGH大于或等于TFT的阈值电压，选通低压VGL小于TFT的阈值电压。选通驱动器210的多个选通驱动器集成电路（IC）可以通过带式自动焊接（TAB）工艺被连接到TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上的选通线110。另选的是，选通驱动器210的选通驱动器IC可以通过面板内选通（GIP）工艺与像素一起直接形成在TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上。
在时序控制器204的控制下，数据驱动器220采样并锁存数字视频数据RGB。数据驱动器220将数字视频数据RGB转换成正伽马补偿电压和负伽马补偿电压GMA1到GMAn，并转换数据电压的极性。由数据驱动器220输出的正数据电压和负数据电压与选通驱动器210输出的选通脉冲同步。数据驱动器220的多个源驱动器IC可以通过玻上芯片（COG）工艺连接到TFT阵列TFTA的第一基板SUBS1上形成的数据线120。源驱动器IC可以被集成到时序控制器204内，因此可以作为单个芯片IC与时序控制器一起被实现。
时序控制器204利用从外部主控制器200接收到的并用于驱动触摸传感器集成式液晶显示器的时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK来生成用于控制选通驱动器210和数据驱动器220的运行时序的时序控制信号。时序控制信号包括用于控制选通驱动器210运行时序的选通时序控制信号和用于控制数据驱动器220运行时序和数据电压极性的数据时序控制信号。
选通时序控制信号包括选通初始脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能GOE等。选通初始脉冲GSP被应用于选通驱动器210的第一选通驱动器IC，该第一选通驱动器IC输出每个帧周期中的第一选通脉冲并控制第一选通驱动器IC的移位初始时序。选通移位时钟GSC通常被输入到选通驱动器210的选通驱动器IC并将选通初始脉冲GSP移位。选通输出使能GOE控制选通驱动器210的选通驱动器IC的输出时序。
数据时序控制信号包括源初始脉冲SSP、源采样时钟SSC、极性控制信号POL、源输出使能SOE等。源初始脉冲SSP被应用于数据驱动器220的第一源驱动器IC，该第一源驱动器IC先对数据采样并控制数据采样初始时序。源采样时钟SSC基于其上升或下降沿来控制源驱动器IC内部数据的采样时序。极性控制信号POL控制从源驱动器IC输出的数据电压的极性。源输出使能SOE控制源驱动器IC的输出时序。如果数字视频数据RGB通过微型低电压差分信号（LVDS）接口被输入到数据驱动器220，则可以忽略源初始脉冲SSP和源采样时钟SSC。
电源单元202被实现为包括脉宽调制（PWM）电路、升压转换器、整流器、电荷泵、分压器、运算放大器等的DC-DC转换器。电源单元202调节从主控制器200输入的电压并产生驱动显示区DP、选通驱动器210、数据驱动器220、时序控制器204和背光单元所需的电压。由电源单元202产生的电压包括高势能电压VDD、选通高压VGH、选通低压VGL、公共电压Vcom、正负伽马参考电压VGMA1到VGMAn、脉冲电压Vtsp等。公共电压Vcom被提供给第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4以及第二公共电极130b并与像素电极P形成边缘电场。
在未施加公共电压Vcom的周期期间，第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4接收脉冲电压Vtsp，从而充当用于识别向显示器的触摸输入的触摸驱动电极。可以由主控制器200或时序控制器204来控制公共电压Vcom和脉冲电压Vtsp的提供时序。
主控制器200通过接口（如LVDS接口和最小化传输差分信号（TMDS）接口）向时序控制器204传输输入图像的数字视频数据RGB和用于驱动触摸传感器集成式液晶显示装置的时序信号Vsync、Hsync、DE和MCLK。
触摸驱动器230通过触摸驱动线113a和130b以及第一公共线113a1、113a2、113b1和113b2向第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4提供电源单元202生成的脉冲电压Vtsp。脉冲电压Vtsp被逐行依次提供第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4。换句话说，通过触摸驱动线113a、第一公共线113a1和113a2以及第一接触孔CH2a、CH2b、CH2c和CH2d将脉冲电压Vtsp提供给位于第一行的第一公共电极130a1和130a2。接着，通过触摸驱动线113b、第一公共线113b1和113b2以及第一接触孔CH2e、CH2f、CH2g、CH2h、CH2i和CH2j将脉冲电压Vtsp提供给位于第二行的第一公共电极130a3和130a4。
触摸驱动器230不向除了正被提供脉冲电压Vtsp的第一公共电极之外的其它行的第一公共电极提供脉冲电压Vtsp。例如，当向位于第一行的第一公共电极130a1和130a2提供脉冲电压Vtsp时，不向位于第二行的第一公共电极130a3和130a4提供脉冲电压Vtsp。此外，触摸驱动器230与第一公共电极130a3和130a4之间的当前路径以浮动状态处于开路。换句话说，当向位于第二行的第一公共电极130a3和130a4提供脉冲电压Vtsp时，不向位于第一行的第一公共电极130a1和130a2提供脉冲电压Vtsp。此外，触摸驱动器230与第一公共电极130a1和130a2之间的当前路径以未提供脉冲电压Vtsp的状态处于开路。
触摸感应驱动器240通过触摸感应线123a以及第二公共线123a1和123a2连接到第二公共电极130b。当产生显示装置的触摸输入时，触摸感应驱动器240感应第一公共电极130a1、130a2、130a3和130a4与第二公共电极130b之间电容的变化，并获得触摸输入的触摸位置的x和y坐标。
如上所述，根据本发明实施方式的触摸感应集成式显示装置配置了公共电极，以使其分为第一和第二公共电极，并分别利用第一和第二公共电极作为触摸驱动电极和触摸感应电极。因此，减小了根据本发明实施方式的触摸传感器集成式显示装置的厚度。
此外，在根据本发明实施方式的触摸传感器集成式显示装置中，第一和第二公共电极中的每个的尺寸对应于多个像素区，利用至少一条第一公共线将每一行的第一公共电极彼此连接，并且，将每一列的第二公共电极连接到至少一条第二公共线。因此，降低了第一和第二公共电极的电阻并提高了触摸敏感度。
此外，在根据本发明实施方式的触摸传感器集成式显示装置中，一条或更多条第二公共线中的每条与相应的数据线平行且与数据线重叠。因此，防止或最小化了第二公共线的存在所引起的孔径比减小。
虽然已参照多个示例性实施例对实施方式进行了描述，但应被理解的是，本领域技术人员能够设计出的很多其它变型例和实施方式也都落入本发明的原理范围。更具体地说，在本说明书、附图以及权利要求的范围内，对构成部件和/或组合设置的设置方式上的多种改变和变型是可能的。除了构成部件和/或设置方式上的多种改变和变型，另选的应用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种触摸传感器集成式显示装置，该触摸传感器集成式显示装置包括：
多条选通线和多条数据线，所述多条选通线和多条数据线在基板上彼此交叉形成；
显示区，所述显示区包括用于显示图像的多个像素电极；
公共电极，所述公共电极包括用于识别对所述显示区的触摸输入的、与所述多个像素电极重叠的至少两个触摸驱动电极和与所述至少两个触摸驱动电极相邻设置的至少一个触摸感应电极；
至少一条第一信号线，所述至少一条第一信号线电连接到所述至少两个触摸驱动电极；以及
至少一条第二信号线，所述至少一条第二信号线电连接到所述至少一个触摸感应电极，并形成在所述数据线中的至少一条的上方。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线中的各条信号线基本上与所述数据线中的至少一条对准。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线包括基本上且分别与所述数据线对准的多条第二信号线。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第一信号线被设置为与所述选通线平行，并且所述至少一条第二信号线被设置为与所述数据线平行。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一个触摸感应电极设置在所述至少两个触摸驱动电极之间，并且，
其中，所述至少一个触摸感应电极和所述至少两个触摸驱动电极延伸以基本上覆盖所述显示区。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线从所述至少一条第一信号线上方跨过且彼此不接触。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，在所述至少一条第一信号线上方形成所述至少两个触摸驱动电极，并且所述至少两个触摸驱动电极通过由形成在所述基板上的夹层电介质层限定的至少两个接触孔与所述至少一条第一信号线接触。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第一信号线包括彼此平行延伸的多条第一信号线，并且，
其中，所述触摸传感器集成式显示装置还包括：
触摸驱动器，所述触摸驱动器被配置为依次向所述第一信号线中的每个提供至少一个脉冲信号，以及，
触摸感应驱动器，所述触摸感应驱动器被配置为响应于所提供的至少一个脉冲信号通过检测所述至少一条第二信号线的输出来感应所述触摸输入。
9.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述公共电极和所述像素电极控制液晶单元的取向以显示图像。
10.根据权利要求1所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，基于手指触摸区的尺寸和所述显示区的尺寸来对所述至少一个触摸感应电极和所述至少两个触摸驱动电极中的每个的尺寸和数量进行改变。
11.一种触摸传感器集成式显示装置，该触摸传感器集成式显示装置包括：
选通线和至少一条第一信号线，所述选通线和至少一条第一信号线形成在基板上；
栅绝缘层，所述栅绝缘层形成在所述选通线上；
数据线，所述数据线形成在所述栅绝缘层上以与所述选通线交叉；
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管形成在所述栅绝缘层上并包括漏极和连接到所述数据线的源极；
像素电极，所述像素电极形成在所述栅绝缘层上以使所述像素电极连接到所述薄膜晶体管的所述漏极，并且所述像素电极形成在由所述选通线和所述数据线交叉而限定的区域中；
夹层电介质层，在形成有所述数据线、所述薄膜晶体管和所述像素电极的所述栅绝缘层上形成所述夹层电介质层；
公共电极，所述公共电极形成在所述夹层电介质层上，所述公共电极包括至少两个触摸驱动电极和与所述至少两个触摸驱动电极分离的至少一个触摸感应电极，
其中，所述至少两个触摸驱动电极通过由所述夹层电介质层限定的接触孔连接到所述至少一条第一信号线；以及
至少一条第二信号线，所述至少一条第二信号线形成在所述至少一个触摸感应电极上，并与所述数据线重叠。
12.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线基本上与形成在所述栅绝缘层上的至少一条数据线对准。
13.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线包括基本上且分别与形成在所述栅绝缘层上的所述多条数据线对准的多条第二信号线。
14.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第一信号线被设置为与所述选通线平行，并且所述至少一条第二信号线被设置为与所述数据线平行。
15.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一个触摸感应电极和所述至少两个触摸驱动电极延伸以基本上覆盖所述触摸传感器集成式显示装置的显示区。
16.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第二信号线从所述至少一条第一信号线上方跨过且彼此不接触。
17.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第一信号线包括多条第一信号线，并且所述至少一条第二信号线包括与所述多条第一信号线基本垂直的多条第二信号线。
18.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述至少一条第一信号线包括彼此平行延伸的多条第一信号线，并且，
其中，所述触摸传感器集成式显示装置还包括：
触摸驱动器，所述触摸驱动器被配置为依次向所述第一信号线中的每个提供至少一个脉冲信号，以及，
触摸感应驱动器，所述触摸感应驱动器被配置为响应于所提供的至少一个脉冲信号通过检测所述至少一条第二信号线的输出来感应触摸输入。
19.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，所述公共电极和所述像素电极一起控制液晶单元的取向以显示图像。
20.根据权利要求11所述的触摸传感器集成式显示装置，其中，基于手指触摸区的尺寸和所述触摸传感器集成式显示装置的显示区的尺寸来对所述至少一个触摸感应电极和所述至少两个触摸驱动电极中的每个的尺寸和数量进行改变。
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